第五章三菱fx系列可編程控制器介紹

1、110第2篇 可編程序控制器及其應(yīng)用篇第5章 三菱FX系列可編程序控制器51國(guó)內(nèi)外PLC產(chǎn)品簡(jiǎn)介世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開(kāi)發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。5.1.1 美國(guó)PLC產(chǎn)品美國(guó)是PLC生產(chǎn)大國(guó)，有100多家PLC廠商，著名的有AB公司、通用電氣（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州

2、儀器（TI）公司、西屋公司等。其中AB公司是美國(guó)最大的PLC制造商，其產(chǎn)品約占美國(guó)PLC市場(chǎng)的一半。 AB公司產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類豐富，其主推的大、中型PLC產(chǎn)品是PLC-5系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)，CPU模塊為PLC-5/10、PLC-5/12、PLC-5/15、PLC-5/25時(shí)，屬于中型PLC，I/O點(diǎn)配置范圍為2561024點(diǎn)；當(dāng)CPU模塊為PLC-5/11、PLC-5/20、PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L時(shí)，屬于大型PLC，I/O點(diǎn)最多可配置到3072點(diǎn)。該系列中PLC-5/250功能最強(qiáng)，最多可配置到4096個(gè)I/O點(diǎn)，具

3、有強(qiáng)大的控制和信息管理功能。大型機(jī)PLC-3最多可配置到8096個(gè)I/O點(diǎn)。AB公司的小型PLC產(chǎn)品有SLC500系列等。GE公司的代表產(chǎn)品是：小型機(jī)GE-1、GE-1/J、GE-1/P等，除GE-1/J外，均采用模塊結(jié)構(gòu)。GEl用于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，最多可配置到112個(gè)I/O點(diǎn)。GE-1/J是更小型化的產(chǎn)品，其I/O點(diǎn)最多可配置到96點(diǎn)。GE-1/P是GE-1的增強(qiáng)型產(chǎn)品，增加了部分功能指令（數(shù)據(jù)操作指令）、功能模塊（A/D、D/A等）、遠(yuǎn)程I/O功能等，其I/O點(diǎn)最多可配置到168點(diǎn)。中型機(jī)GE-，它比GE-1/P增加了中斷、故障診斷等功能，最多可配置到400個(gè)I/O點(diǎn)。大型機(jī)GE-，它比G

4、E-增加了部分?jǐn)?shù)據(jù)處理、表格處理、子程序控制等功能，并具有較強(qiáng)的通信功能，最多可配置到2048個(gè)I/O點(diǎn)。GE-/P最多可配置到4000個(gè)I/O點(diǎn)。德州儀器（TI）公司的小型PLC新產(chǎn)品有510、520和TI100等，中型PLC新產(chǎn)品有TI300、5TI等，大型PLC產(chǎn)品有PM550、530、560、565等系列。除TI100和TI300無(wú)聯(lián)網(wǎng)功能外，其他PLC都可實(shí)現(xiàn)通信，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。莫迪康（MODICON）公司有M84系列PLC。其中M84是小型機(jī)，具有模擬量控制、與上位機(jī)通信功能，最多I/O點(diǎn)為112點(diǎn)。M484是中型機(jī)，其運(yùn)算功能較強(qiáng)，可與上位機(jī)通信，也可與多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，最多可擴(kuò)展

5、I/O點(diǎn)為512點(diǎn)。M584是大型機(jī)，其容量大、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)，最多可擴(kuò)展I/O點(diǎn)為8192。M884增強(qiáng)型中型機(jī)，它具有小型機(jī)的結(jié)構(gòu)、大型機(jī)的控制功能，主機(jī)模塊配置2個(gè)RS-232C接口，可方便地進(jìn)行組網(wǎng)通信。5.1.2 歐州PLC產(chǎn)品德國(guó)的西門(mén)子（SIEMENS）公司、AEG公司、法國(guó)的TE公司是歐洲著名的PLC制造商。德國(guó)的西門(mén)子的電子產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名。在中、大型PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國(guó)的AB公司齊名。 西門(mén)子PLC主要產(chǎn)品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U屬于微型整體式PLC；S5-100U是小型模塊式PLC，最多可配置到256個(gè)I/O點(diǎn)；S5-115U

6、是中型PLC，最多可配置到1024個(gè)I/O點(diǎn)；S5-115UH是中型機(jī)，它是由兩臺(tái)SS115U組成的雙機(jī)冗余系統(tǒng)； S5-155U為大型機(jī)，最多可配置到4096個(gè)I/O點(diǎn)，模擬量可達(dá)300多路；SS155H是大型機(jī)，它是由兩臺(tái)S5-155U組成的雙機(jī)冗余系統(tǒng)。而S7系列是西門(mén)子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上推出的新產(chǎn)品，其性能價(jià)格比高，其中S7-200系列屬于微型PLC、S7-300系列屬于于中小型PLC、S7-400系列屬于于中高性能的大型PLC。5.1.3 日本PLC產(chǎn)品日本的小型PLC最具特色，在小型機(jī)領(lǐng)域中頗具盛名，某些用歐美的中型機(jī)或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制，日本的小型機(jī)就可以解決

7、。在開(kāi)發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機(jī)，所以格外受用戶歡迎。日本有許多PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型PLC市場(chǎng)上，日本產(chǎn)品約占有70的份額。     三菱公司的PLC是較早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品。其小型機(jī)F1/F2系列是F系列的升級(jí)產(chǎn)品，早期在我國(guó)的銷量也不小。F1/F2系列加強(qiáng)了指令系統(tǒng)，增加了特殊功能單元和通信功能，比F系列有了更強(qiáng)的控制能力。繼F1/F2系列之后，20世紀(jì)80年代末三菱公司又推出FX系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò)功能等方面都有了全面的加強(qiáng)。FX2系列是在90年代開(kāi)發(fā)的整體式高功能小型機(jī)，

8、它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N是近幾年推出的高功能整體式小型機(jī)，它是FX2的換代產(chǎn)品，各種功能都有了全面的提升。近年來(lái)還不斷推出滿足不同要求的微型PLC，如FXOS、FX1S、FX0N、FX1N、FX3G、FX3U、FX3UC 及系列等產(chǎn)品。三菱公司的大中型機(jī)有A系列、QnA系列、Q系列，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)8192點(diǎn)。其中Q系列具有超小的體積、豐富的機(jī)型、靈活的安裝方式、雙CPU協(xié)同處理、多存儲(chǔ)器、遠(yuǎn)程口令等特點(diǎn)，是三菱公司現(xiàn)有PLC中最高性能的PLC。歐姆龍（OMRON）公司的PLC產(chǎn)品，大、中、小、微型規(guī)格齊全。微型機(jī)以SP系列為代表，其體積極小，速度極快。小

9、型機(jī)有 P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CPM2C、CQM1等。P型機(jī)現(xiàn)已被性價(jià)比更高的CPM1A系列所取代，CPM2A/2C、 CQM1系列內(nèi)置RS-232C接口和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并具有軟PID功能，CQM1H是 CQM1的升級(jí)產(chǎn)品。中型機(jī)有C200H、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE、CS1系列。C200H是前些年暢銷的高性能中型機(jī)，配置齊全的I/O模塊和高功能模塊，具有較強(qiáng)的通信和網(wǎng)絡(luò)功能。C200HS是C200H的升級(jí)產(chǎn)品，指令系統(tǒng)更豐富、網(wǎng)絡(luò)功能更強(qiáng)。C200HX/HG/HE是C200HS的升級(jí)產(chǎn)品，有1148個(gè)I/O點(diǎn)，其容

10、量是 C200HS的2倍，速度是C200HS的375倍，有品種齊全的通信模塊，是適應(yīng)信息化的PLC產(chǎn)品。CS1系列具有中型機(jī)的規(guī)模、大型機(jī)的功能，是一種極具推廣價(jià)值的新機(jī)型。大型機(jī)有  C1000H、C2000H、CV（CV500CV1000CV2000CVM1）等。 C1000H、C2000H可單機(jī)或雙機(jī)熱備運(yùn)行，安裝帶電插拔模塊，C2000H可在線更換I/O模塊；CV系列中除CVM1外，均可采用結(jié)構(gòu)化編程，易讀、易調(diào)試，并具有更強(qiáng)大的通信功能.松下公司的PLC產(chǎn)品中，F(xiàn)PO為微型機(jī)，F(xiàn)P1為整體式小型機(jī)，F(xiàn)P3為中型機(jī)，F(xiàn)P5/FP10、FP10S（

11、FP10的改進(jìn)型）、FP20為大型機(jī)，其中FP20是最新產(chǎn)品。松下公司近幾年P(guān)LC產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是：指令系統(tǒng)功能強(qiáng)；有的機(jī)型還提供可以用FP-BASIC語(yǔ)言編程的CPU及多種智能模塊，為復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了軟件手段；FP系列各種PLC都配置通信機(jī)制，由于它們使用的應(yīng)用層通信協(xié)議具有一致性，這給構(gòu)成多級(jí)PLC網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)發(fā)PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序帶來(lái)方便。5.1.4 國(guó)內(nèi)PLC產(chǎn)品我國(guó)有許多廠家、科研院所從事PLC的研制與開(kāi)發(fā)，如深圳市匯川技術(shù)股份有限公司H2U-XP系列可編程序控制器，深圳市矩形科技有限公司N80系列產(chǎn)品，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所的PLC-0088，北京聯(lián)想計(jì)算機(jī)集團(tuán)公司的GK-40，上海

12、機(jī)床電器廠的CKY-40，上海起重電器廠的CF-40MR/ER，蘇州電子計(jì)算機(jī)廠的YZ-PC-001A，原機(jī)電部北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40，杭州機(jī)床電器廠的DKK02，天津中環(huán)自動(dòng)化儀表公司的DJK-S-84/86/480，上海自立電子設(shè)備廠的KKI系列，上海香島機(jī)電制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256，無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司（合資）的SR-10、SR-20/21等。     隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，相關(guān)企業(yè)與國(guó)外著名PLC制造廠商進(jìn)行了合資或引進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)線等，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)PLC技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)的PLC產(chǎn)品

13、發(fā)展勢(shì)頭迅猛，在價(jià)格上具有明顯優(yōu)勢(shì)。52 三菱FX系列PLC硬件配置及性能指標(biāo)三菱小型可編程序控制器分為F、Fl、F2、FX0、FX2、FX0n、FX2c、FX2N、FX3G、FX3U、FX3UC等幾個(gè)系列。其中FX系列產(chǎn)品應(yīng)用最為普遍。下面?zhèn)戎亟榻BFX系列PLC產(chǎn)品，并以FX2N為例詳細(xì)介紹產(chǎn)品的硬件配置及性能指標(biāo)。詳細(xì)技術(shù)資料，請(qǐng)查閱相關(guān)產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)。5.2.1 FX系列型號(hào)命名FX系列可編程序控制器基本單元既能獨(dú)立使用，又可將基本單元與擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊組合使用?；締卧獌?nèi)置電源，輸入、輸出電路以及CPU與存貯器，是可編程序控制器的核心部分。擴(kuò)展單元是為擴(kuò)展基本單元的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的單

14、元，內(nèi)置電源。擴(kuò)展模塊與擴(kuò)展單元同樣是為了擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，所不同的是電源由基本單元提供。各單元的型號(hào)命名如下：系列序號(hào)： 如0、2、0N、2C、1S、1N、2N、1NC、2NC 、3U等IO總點(diǎn)數(shù)：16256（以FX2N為例）單元類型： M基本單元E輸入輸出混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊EX輸入專用擴(kuò)展模塊EY輸出專用擴(kuò)展模塊輸出形式： R繼電器輸出 T晶體管輸出 S晶閘管輸出特別品種區(qū)別： D DC電源，DC輸入 A1AC電源，AC輸入 H大電流輸山擴(kuò)展模塊(1A1點(diǎn)) V立式端子排的擴(kuò)展模塊 C接插口輸入輸出方式 F輸入濾波器1ms的擴(kuò)展模塊 LTTL輸入型擴(kuò)展模塊 S獨(dú)立端子(無(wú)公共端)擴(kuò)展

15、模塊 若特殊品種一項(xiàng)無(wú)符號(hào)，說(shuō)明通指AC電源，DC輸入，橫式端子排；繼電器輸出，2A/1點(diǎn)；晶體管輸出05A1點(diǎn)；晶閘管輸出，03A1點(diǎn)。 例如，F(xiàn)X2N-48MR表示FX2N系列基本單元，I/O總點(diǎn)數(shù)48個(gè)，繼電器輸出，使用AC電源，DC輸入。5.2.2 FX系列PLC硬件配置機(jī)器的外部特征如圖5-1所示。FX系列PLC是由基本單元、擴(kuò)展單元及特殊功能單元構(gòu)成的?；締卧–PU、存儲(chǔ)器、IO和電源，是PLC的主要部分；擴(kuò)展單元是擴(kuò)展IO點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部有電源；擴(kuò)展模塊用于增加IO點(diǎn)數(shù)和改變IO點(diǎn)數(shù)的比例，內(nèi)部無(wú)電源，由基本單元和擴(kuò)展單元供給、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊內(nèi)無(wú)CPU，必須與基本單元一

16、起使用。特殊功能單元是些特殊用途的裝置。圖5-1 FX系列PLC外部特征1安裝孔2電源端子(L、N接地)3輸入端子（COM、X0、X1.）4透明端子蓋板5輸入LED指示燈（狀態(tài)指示）6座蓋板7擴(kuò)展用插座81 號(hào)模擬電位路92號(hào)模擬電位器10外部設(shè)備插座11RUN/STOP開(kāi)關(guān)12輸出LED指示燈（狀態(tài)指示）13卡鉤（用于安裝DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌）14輸出端子（COM、Y0、Y1.）15面板16輔助電源(+24V、COM)17程控器狀態(tài)指示燈POWER：電源狀態(tài)RUN：運(yùn)行狀態(tài)ERROR：燈亮CPU出錯(cuò) 閃爍程序出錯(cuò)18存儲(chǔ)器卡盒盤(pán)用插座19DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌FX2N系列PLC的硬件包括基本單元、擴(kuò)展單元

17、、擴(kuò)展模塊、模擬量輸入輸出模塊、各種特殊功能單元和模塊及外部設(shè)備等。 特殊功能單元和模塊主要是指擴(kuò)展適配器、脈沖輸出單元、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊及一些接口模塊等。FX2N系列PLC基本單元可以單獨(dú)使用，或者通過(guò)選用擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊，使輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可在16點(diǎn)到256點(diǎn)范圍內(nèi)變化。各單元間采用疊裝式連接。根據(jù)它們與基本單元的距離，對(duì)每個(gè)模塊按的順序編號(hào)，最多可連接個(gè)特殊功能模塊。系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，基本上在同一排水平方向進(jìn)行配置，如果空間不夠，只有擴(kuò)展單元能用選購(gòu)擴(kuò)展單元加長(zhǎng)電纜以便分成上下兩排進(jìn)行配置。輸入地址號(hào)，輸出地址號(hào)各自由基本單元按次序編號(hào)用八進(jìn)制值。模塊連接如圖5-2所示。 圖5-

18、2 系統(tǒng)擴(kuò)展5.2.3 FX系列PLC性能指標(biāo)FX2N系列PLC采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，其基本單元將CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口及電源等都集成在一個(gè)模塊內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，成本低，安裝方便 。FX2N是FX系列中功能較強(qiáng)、運(yùn)行速度較快的PLC。FX2N基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08s，比FX2大4倍，超過(guò)了許多大、中型PLC 。FX2N的用戶存貯器容量可擴(kuò)展到16K，其I/O點(diǎn)數(shù)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn) 。FX2N有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊、RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板、模擬定時(shí)器擴(kuò)展板等。三菱公司于20

19、05年開(kāi)發(fā)了新一代小型PLC產(chǎn)品FX3U，在整個(gè)FX系列中其可控制的I/O點(diǎn)更多、功能更強(qiáng)、處理速度更快。FX系列PLC性能指標(biāo)及主要產(chǎn)品的性能比較，見(jiàn)表5-1、表5-2。表5-1  F X系列PLC的環(huán)境指標(biāo)環(huán)境溫度使用溫度055OC，儲(chǔ)存溫度-2070 OC環(huán)境濕度使用時(shí)35%85%RH（無(wú)凝露）防震性能JISC0911標(biāo)準(zhǔn)，1055Hz，0.5(最大2G),3軸方向各2次(但用DIN導(dǎo)軌安裝時(shí)為0.5G)抗沖擊性能JISC0912標(biāo)準(zhǔn),10G,3軸方向各3次抗噪聲能力用噪聲模擬器產(chǎn)生電壓為1000V(峰峰值)、脈寬1s、30100Hz的噪聲絕緣耐壓AC1500V,1min(接地

20、端與其他端子間)絕緣電阻5M以上（DC500V兆歐表測(cè)量，接地端與其他端子間）接地電阻第三種接地，如接地有困難，可以不接。使用環(huán)境無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)塵埃。表5-2 FX系列PLC主要產(chǎn)品的性能比較表項(xiàng)目基 本 參 數(shù)FX1SFX1NFX2NFX3U最大輸入點(diǎn)16+4（內(nèi)置擴(kuò)展板）128184248最大輸出點(diǎn)14+2（內(nèi)置擴(kuò)展板）128184248I/O點(diǎn)總數(shù)30（34，內(nèi)置擴(kuò)展板）128256384（本地I/O：256）最大程序存儲(chǔ)器容量/步200080001600064000基本邏輯指令執(zhí)行時(shí)間/s0.70.70.080.065基本應(yīng)用指令執(zhí)行時(shí)間/s3.73.71.520.642電源交流電源

21、輸入AC85264VAC85264VAC85264VAC85264V直流電源輸入DC20.426.4VDC10.228.5VDC16.828.8VDC16.828.8V基本單元輸入DC24V輸入AC100V輸入基本單元輸出繼電器輸出晶體管輸出雙向晶閘管輸出I/O擴(kuò)展性能內(nèi)置擴(kuò)展板擴(kuò)展單元+擴(kuò)展模塊基本單元功能內(nèi)置高速計(jì)數(shù)6通道，最高60kHz6通道，最高60kHz6通道，最高100kHz內(nèi)置高速脈沖輸出2通道，最高100kHz2通道，最高20kHz3通道，最高100kHzPID運(yùn)算浮點(diǎn)運(yùn)算函數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)易定位控制顯示器單元特殊功能模塊模擬量I/O模塊2點(diǎn)（內(nèi)置擴(kuò)展板）溫度測(cè)量與控制模塊高速計(jì)數(shù)模塊

22、定位控制模塊網(wǎng)絡(luò)定位控制模塊角度控制模塊網(wǎng)絡(luò)鏈接CC-Link 主站CC-Link 從站CC-Link/LT 主站MELSEC-I/O Link主站AS-i主站PLC互聯(lián)（n:n 鏈接）計(jì)算機(jī)/PLC的1：n鏈接通信接口RS-232接口與通信RS-422接口與通信RS-485接口與通信USB接口與通信注：功能可以使用； 無(wú)此功能。53 電源及輸入輸出回路接線FX系列PLC機(jī)器上有兩組電源端子，分別完成PLC電源的輸入和輸入回路所用直流電源。L、N為PLC電源端子，F(xiàn)X系列PLC要求輸入單相交流電源，規(guī)格為AC85-264V 50/60HZ。24、COM是機(jī)器為輸入回路提供的直流24V電源，為減

23、少接線，其正極在機(jī)器內(nèi)已與輸入回路連接（參見(jiàn)圖4-2aPLC接口電路），當(dāng)某輸入點(diǎn)需加入輸入信號(hào)時(shí)，只需將COM通過(guò)輸入設(shè)備接至對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)，一旦COM與對(duì)應(yīng)點(diǎn)接通，該點(diǎn)就為“ON”，此時(shí)對(duì)應(yīng)輸入指示就點(diǎn)亮。機(jī)器輸入電源還有一接地端子，該端子用于PLC的接地保護(hù)。電源輸出端輸入端 圖5-3 電源及輸入輸出端子I/O點(diǎn)的作用是將I/O設(shè)備與PLC進(jìn)行連接，使PLC與現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)成系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)輸入設(shè)備（元件）得到信息（輸入），或?qū)⒔?jīng)過(guò)處理后的控制命令通過(guò)輸出設(shè)備（元件）送到現(xiàn)場(chǎng)（輸出），從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。輸入回路連接的示意圖如圖5-4所示。無(wú)源開(kāi)關(guān)或觸點(diǎn)（如按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器

24、的觸點(diǎn)等）輸入回路通過(guò)COM端子連接到對(duì)應(yīng)的輸入端子上；開(kāi)關(guān)量傳感器接線示意圖如圖5-4所示，傳感器根據(jù)其信號(hào)線可以分為兩線式、三線式和四線式三種，其中四線式提供一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)和一對(duì)常閉觸點(diǎn)，實(shí)際使用時(shí)，只用其中一對(duì)觸點(diǎn)，或第四根線為傳感器校驗(yàn)線，不與PLC連接。兩線式為信號(hào)線和電源線，三線式為電源正、負(fù)極和信號(hào)線，導(dǎo)線用不同顏色標(biāo)識(shí)。一般常用的傳感器多為NPN型，其信號(hào)線為黑色時(shí)是常開(kāi)型，白色時(shí)是常閉型，棕色線接電源正極，藍(lán)色線接COM端。實(shí)際應(yīng)用中，請(qǐng)參考相關(guān)技術(shù)資料。 圖5-4 輸入回路的連接輸出回路就是PLC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)回路。輸出回路連接的示意圖如圖5-5所示。PLC僅提供輸出點(diǎn)，通過(guò)輸出

25、點(diǎn)，將負(fù)載和負(fù)載電源連接成一個(gè)回路。這樣負(fù)載的狀態(tài)就由PLC的輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，輸出點(diǎn)動(dòng)作，負(fù)載得到驅(qū)動(dòng)。負(fù)載電源的規(guī)格應(yīng)根據(jù)負(fù)載的需要和輸出點(diǎn)的技術(shù)規(guī)格進(jìn)行選擇。 圖5-5 輸出回路的連接在實(shí)現(xiàn)輸出回路時(shí)，應(yīng)注意的事項(xiàng)如下：1)輸出點(diǎn)的共COM問(wèn)題。一般情況下，每個(gè)輸出點(diǎn)應(yīng)有兩個(gè)端子，為了減少輸出端子的個(gè)數(shù)，PLC在內(nèi)部將其中的一個(gè)輸出點(diǎn)采用公共端連接，即將幾個(gè)輸出點(diǎn)的一端連接到一起，形成公共端COM。FX系列PLC的輸出點(diǎn)一般采用每4個(gè)點(diǎn)共COM連接，如圖5-6所示。在使用時(shí)要特別注意，否則可能導(dǎo)致負(fù)載不能正確驅(qū)動(dòng)。 圖5-6 輸出點(diǎn)的共COM連接2)輸出點(diǎn)的技術(shù)規(guī)格。不同的輸出類別，有不同

26、的技術(shù)規(guī)格。我們應(yīng)根據(jù)負(fù)載的類別、大小、負(fù)載電源的等級(jí)、響應(yīng)時(shí)間等選擇不同類別的輸出形式。 要特別注意負(fù)載電源的等級(jí)和最大負(fù)載的限制，以防止出現(xiàn)負(fù)載不能驅(qū)動(dòng)或PLC輸出點(diǎn)損壞等情況的發(fā)生。3)多種負(fù)載和多種負(fù)載電源共存的處理。同一臺(tái)PLC控制的負(fù)載，負(fù)載電源的類別、電壓等級(jí)可能不同，在連接負(fù)載時(shí)（實(shí)際上在分配I/O點(diǎn)時(shí)），應(yīng)盡量讓負(fù)載電源不同的負(fù)載不使用共COM的輸出點(diǎn)。若要使用，應(yīng)注意干擾和短路等問(wèn)題。54 PLC編程語(yǔ)言及分類在可編程序控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它們是梯形圖語(yǔ)言、指令表（布爾助記符）語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。梯形圖語(yǔ)言和指令表語(yǔ)言是基本程

27、序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過(guò)擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其他的基本操作。順序功能圖語(yǔ)言和語(yǔ)句描述語(yǔ)言是高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操作和其他基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)法完成的功能。功能模塊圖語(yǔ)言采用功能模塊圖的形式，通過(guò)軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在可編程序控制器中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時(shí)也常常被采用，由于它具有連接方便、操作簡(jiǎn)單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛(ài)。梯形圖（Ladder Diag

28、ram）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面，如圖5-7所示梯形圖。梯形圖編程方式，就是使用順序符號(hào)和軟元件在圖示的畫(huà)面上畫(huà)順控梯形圖的方式。由于順控回路是通過(guò)觸點(diǎn)符號(hào)和線圈符號(hào)來(lái)表現(xiàn)的，所以程序的內(nèi)容更加容易理解。第0步 LD X000第1步 OR Y005第2步 ANI X002第3步 OUT Y005 a) 梯形圖 b)指令語(yǔ)句表 圖5-7 梯形圖及對(duì)應(yīng)

29、的指令表梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：）與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，易于撐握和學(xué)習(xí)；）與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流（Power FLow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待；）與指令表程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便

30、于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查，如圖5-7所示梯形圖及對(duì)應(yīng)的指令表。.指令表或布爾助記符（Boolean Mnemonic）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言指令表程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用布爾助記符來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。指令表程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)中的匯編語(yǔ)言非常相似，采用布爾助記符來(lái)表示操作功能。指令表程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有下列特點(diǎn)： ）采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn)；）在編程器的鍵盤(pán)上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；）與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語(yǔ)言基本類同。.順序功能圖（Sequential Function Chart-簡(jiǎn)稱SFC）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言SFC程

31、序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用順序功能圖來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用順序功能圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。SFC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：）SFC(順序功能圖)程序依據(jù)機(jī)械的動(dòng)作流程設(shè)計(jì)程序。）以功能為主線，條理清楚，便于對(duì)程序操作的理解和溝通。 ）對(duì)大型的程序，可分工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間。）常用于系統(tǒng)的規(guī)模較大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。5）只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行，對(duì)活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此，整個(gè)程序的掃描時(shí)

32、間較其他程序編制的程序掃描時(shí)間要大大縮短。采用上述的三種方法設(shè)計(jì)的程序，都通過(guò)指令(指令表編程時(shí)的內(nèi)容)保存到可編程序控制器的程序內(nèi)存中。三種方式編制的程序都可以相互轉(zhuǎn)換后進(jìn)行顯示、編輯。55 三菱FX系列PLC的編程軟元件PLC內(nèi)部有許多被稱為繼電器（輸入繼電器、輔助繼電器、輸出繼電器）、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)寄存器等的軟元件。任何一個(gè)軟元件均有無(wú)數(shù)個(gè)觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)在PLC內(nèi)部可隨意使用。用這些軟元件的線圈和觸點(diǎn)可構(gòu)成與繼電器接觸器控制相類似的控制電路（梯形圖）。 需要特別指出的是，不同廠家、甚至同一廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)的PLC編程軟元件的數(shù)量和種類都不一樣，下面我們以FX2N小型PLC為藍(lán)本，

33、介紹編程軟元件。 1輸入繼電器X（X0X267），輸出繼電器Y（Y0Y267） 各基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊中均有輸入、輸出繼電器，這些繼電器是I/O點(diǎn)在PLC內(nèi)部的反映。輸入/輸出繼電器的功能如圖 5-8所示。 圖5-8 輸入輸出繼電器功能示意圖 輸入端子是PLC從外部接受信號(hào)的窗口，輸入繼電器直接接受外部開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的控制，其數(shù)量決定于PLC的實(shí)際硬件配置，而且在PLC程序中只能使用觸點(diǎn)，而不能對(duì)其線圈進(jìn)行賦值。若外部輸入開(kāi)關(guān)閉合，輸入繼電器動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)指示發(fā)光二極管點(diǎn)亮。一般而言，輸入繼電器為“輸入映像”狀態(tài)，它在一個(gè)PLC循環(huán)周期內(nèi)的狀態(tài)保持不變。 輸出端子是PLC向外部負(fù)載

34、輸出信號(hào)的窗口，輸出繼電器的輸出觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上，若輸出繼電器動(dòng)作，其輸出觸點(diǎn)閉合，對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)指示發(fā)光二極管點(diǎn)亮。在PLC程序中，輸出繼電器既可以使用觸點(diǎn)，也能對(duì)其線圈賦值。線圈的狀態(tài)可以隨時(shí)改變，改變的結(jié)果可以直接用于下面的程序，但向外部的輸出狀態(tài)唯一（即程序執(zhí)行后的最終狀態(tài)結(jié)果）。若將圖5-8的程序?qū)懭隤LC運(yùn)行，當(dāng)輸入點(diǎn)X0, Xl變化時(shí)，可觀察到輸入繼電器(X0, X1)、輸出繼電器Y0狀態(tài)的變化。FX2N型PLC輸入/輸出繼電器采用八進(jìn)制地址編號(hào)，最多可達(dá)256點(diǎn)。2輔助繼電器M 邏輯運(yùn)算需要一些中間繼電器作為輔助運(yùn)算用。這些繼電器不能直接對(duì)外輸入/輸出，一般用作狀態(tài)暫存

35、、移動(dòng)運(yùn)算等。輔助繼電器的觸點(diǎn)（包括常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）在PLC內(nèi)部自由使用，而且使用次數(shù)不限，不過(guò)，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輔助繼電器由PLC內(nèi)各元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，所以在輸出端子上就找不到它們，但可以通過(guò)他們的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，再通過(guò)輸出繼電器驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輔助繼電器分以下三種類型：1）普通用途的輔助繼電器M0M499，共500個(gè)點(diǎn)。2）具有停電保持功能的輔助繼電器M500M3071，共2572個(gè)點(diǎn)。這些輔助繼電器即使PLC停電，也能保持動(dòng)作狀態(tài)，故稱停電保持繼電器，它們?cè)谀承┬柰ｋ姳３值膱?chǎng)合很有用。停電保持用輔助繼電器應(yīng)用如圖5-9所示。 圖5-9 停電保持用輔助繼電器應(yīng)用正常情況下

36、，X3為ON，M600動(dòng)作，Y1動(dòng)作，工作臺(tái)右移；X4為ON，M601動(dòng)作，Y2動(dòng)作，工作臺(tái)左移。若在右移過(guò)程中PLC停電，工作臺(tái)移動(dòng)停止，但M600一直保持為ON。當(dāng)電源恢復(fù)后，由于M600為ON，工作臺(tái)繼續(xù)右移。這樣可以將停電時(shí)的狀態(tài)保持，當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)繼續(xù)停電前的狀態(tài)。3）特殊功能輔助繼電器M8000M8255，共256個(gè)點(diǎn)。這些輔助繼電器與PLC的狀態(tài)、時(shí)鐘、標(biāo)志、運(yùn)行方式、步進(jìn)順序控制、中斷、出錯(cuò)檢測(cè)、通信、擴(kuò)展和高速計(jì)數(shù)等有密切關(guān)系，在PLC技術(shù)應(yīng)用中起著非常重要的作用。特殊輔助繼電器可分為觸點(diǎn)型和線圈型兩大類。a.觸點(diǎn)型。用戶可以直接使用其觸點(diǎn)。例如，運(yùn)行監(jiān)控（M8000、M800

37、1），M8000在PLC運(yùn)行中處于接通狀態(tài)，M8001與M8000相反邏輯。初始脈沖（M8002、M8003），M8002在PLC運(yùn)行開(kāi)始瞬間接通，M8003與M8002相反邏輯。時(shí)鐘脈沖（M8011、M8012、M8013、M8014等）分別產(chǎn)生周期為10ms、100ms、1s和1min的時(shí)鐘脈沖。b.線圈型。由用戶程序驅(qū)動(dòng)線圈后PLC執(zhí)行特定的動(dòng)作，用戶并不使用其觸點(diǎn)。例如，禁止轉(zhuǎn)移（M8040），在SFC(順序功能圖)程序中，驅(qū)動(dòng)M8040時(shí)，禁止?fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)移（即便轉(zhuǎn)移條件滿足）。特殊輔助繼電器功能圖如圖5-10所示。各點(diǎn)的功能及使用條件可參看附錄E。 a) 運(yùn)行監(jiān)控和初始脈沖b) 時(shí)

38、鐘脈沖圖5-10特殊輔助繼電器功能圖3狀態(tài)軟元件S 這是步進(jìn)順控指令用的軟元件（在不采用步進(jìn)順控指令時(shí)，也可當(dāng)作普通用途的輔助繼電器使用）。初始化用狀態(tài)元件：S0S9，共10點(diǎn)；普通用狀態(tài)元件：S10S499共490點(diǎn)，其中，S10S19為回參考點(diǎn)專用狀態(tài)元件；保持用狀態(tài)元件：S500S899共500點(diǎn)（FX0N型PLC的所有狀態(tài)元件均有掉電保持）；報(bào)警器用狀態(tài)元件：S900S999共100點(diǎn)。4定時(shí)器T 定時(shí)器作為時(shí)間元件相當(dāng)于時(shí)間繼電器，為字、位復(fù)合軟元件，由設(shè)定值寄存器（字）、當(dāng)前值寄存器（字）和定時(shí)器觸點(diǎn)（位）組成。定時(shí)器內(nèi)部有計(jì)數(shù)器，通過(guò)計(jì)數(shù)器對(duì)PLC內(nèi)部的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。其當(dāng)前值

39、寄存器的值等于設(shè)定值寄存器的值時(shí)，定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作。所以，使用定時(shí)器時(shí)應(yīng)掌握其設(shè)定值、當(dāng)前值和定時(shí)器觸點(diǎn)三個(gè)要素，如圖5-11所示定時(shí)器模型。 圖5-11 定時(shí)器模型。 圖5-12 通用定時(shí)器用法PLC內(nèi)部的時(shí)鐘脈沖有l(wèi)ms，10ms和l00ms三擋，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，輸出觸點(diǎn)就動(dòng)作。定時(shí)器有0.1s、0.01s和0.001s三種類型。通用定時(shí)器 100ms通用定時(shí)器（T0T199）共200點(diǎn)，定時(shí)范圍為0.1-3276.7s；10ms通用定時(shí)器（T200T245）共46點(diǎn)，定時(shí)范圍為0.01-327.67s;積算型定時(shí)器 1ms積算定時(shí)器（T246T249）共4點(diǎn) ，定時(shí)范圍為0.001

40、-32.767s;100ms積算定時(shí)器（T250T255）共6點(diǎn)，定時(shí)范圍為0.1-3276.7s。通用定時(shí)器用法如圖5-12所示，當(dāng)定時(shí)器線圈T200的驅(qū)動(dòng)輸入X000為ON，T200用的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器就對(duì)10ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加法運(yùn)算，如果這個(gè)值等于設(shè)定值K123時(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。也就是說(shuō)，輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的1.23s后動(dòng)作。 驅(qū)動(dòng)輸入X000斷開(kāi)，或是停電時(shí)，定時(shí)器會(huì)被復(fù)位并且輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。圖5-13 積算型定時(shí)器用法積算型定時(shí)器用法如圖5-13，當(dāng)定時(shí)器線圈T253的驅(qū)動(dòng)輸入X000為ON，T253用的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器就對(duì)100ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加法運(yùn)算，如果這個(gè)值等于設(shè)定值

41、K345時(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。在計(jì)數(shù)過(guò)程中，即使出現(xiàn)輸入X000變OFF或停電的情況，當(dāng)再次運(yùn)行時(shí)也能繼續(xù)計(jì)數(shù)。其累計(jì)動(dòng)作時(shí)間為34.5s。復(fù)位輸入X001為ON時(shí)，定時(shí)器會(huì)被復(fù)位，并且輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 5計(jì)數(shù)器C PLC內(nèi)部有對(duì)元件（如X、Y、M、S、T等）信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器同樣為字、位復(fù)合軟元件，由設(shè)定值寄存器（字）、當(dāng)前值寄存器（字）和計(jì)數(shù)觸點(diǎn)（位）組成。FX系列PLC的計(jì)數(shù)器可分為通用計(jì)數(shù)器（包括16位增計(jì)數(shù)、32位增/減計(jì)數(shù)）和高速計(jì)數(shù)器兩大類。這里僅介紹通用計(jì)數(shù)器的使用。16位增計(jì)數(shù)器：C0C199，共200點(diǎn) 。其中，C0C99（100點(diǎn)）為通用型計(jì)數(shù)器；C100C199（100點(diǎn)）為停電保持型計(jì)數(shù)器（停電后能保持當(dāng)前值，待通電后繼續(xù)計(jì)數(shù)）。首先設(shè)置一設(shè)定值，當(dāng)輸入信號(hào)（上升沿）個(gè)數(shù)累計(jì)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器動(dòng)作，相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作。計(jì)數(shù)器設(shè)定值為132767（16位二進(jìn)制數(shù)），設(shè)定值也可間接通過(guò)指定的數(shù)據(jù)寄存器設(shè)定。32位增/減計(jì)數(shù)器：C200C234，共35點(diǎn)，其中，C200C219（20點(diǎn)）為通用型計(jì)數(shù)器，C220C234（15點(diǎn)）為停電