可編程控制器原理與應(yīng)用第3章課件

1、了解三菱PLC的大致分類，了解三菱FX2N系列PLC的硬件系統(tǒng)配置；掌握三菱FX2N系列PLC內(nèi)部編程元件及其功能掌握三菱FX2N系列PLC的基本邏輯指令會用基本邏輯指令完成簡單控制程序的編制教學(xué)目的和要求三菱FX2N系列PLC的硬件系統(tǒng)配置三菱FX2N系列PLC內(nèi)部編程元件及其功能三菱FX2N系列PLC的基本邏輯指令三菱FX2N系列PLC內(nèi)部編程元件及其功能三菱FX2N系列PLC的基本邏輯指令的使用方法教學(xué)內(nèi)容摘要三菱FX2N系列PLC內(nèi)部編程元件、功能及其基本邏輯指令的使用方法。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)方法和使用教具講授、現(xiàn)場教學(xué)、課件10學(xué)時教學(xué)時數(shù) 3.1 三菱可編程控制器概述三菱公司是日本

2、生產(chǎn)可編程控制器的主要廠家之一，其PLC產(chǎn)品也較早進(jìn)入我國市場。FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC產(chǎn)品。其中FX2系列是1991年推出的產(chǎn)品，F(xiàn)X0系列是在FX2系列之后推出的超小型PLC。近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能集合在超小型機(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC產(chǎn)品。這些PLC產(chǎn)品具有較高的性價比，且應(yīng)用廣泛。 3.1.1三菱可編程控制器分類 1.超小型PLC 超小型PLC均為整體式結(jié)構(gòu)，體積小，價格便宜。該系列有24點(diǎn)、40點(diǎn)、60點(diǎn)三種基本單元，40點(diǎn)擴(kuò)展單元，以及8點(diǎn)

3、、16點(diǎn)擴(kuò)展模塊。I/O點(diǎn)數(shù)最大可達(dá)128點(diǎn)。 2.小型PLC 小型PLC主要有FX2系列，該系列為整體式結(jié)構(gòu)，由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、通信適配器和特殊模塊組成。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可增加輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，從而靈活地改變系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)比例。 FX2N系列是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。3.中型PLC 中型PLC常用的是AnS/QnAS系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)，有10種型號的CPU模塊、配置齊全的I/O模塊和多達(dá)50種的特殊功能模塊。其I/O點(diǎn)數(shù)一般在2561 024點(diǎn)。該系列PLC的指令系統(tǒng)豐富，可提供PID、浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)等高級應(yīng)用指令，具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)

4、功能。 4.大型PLC 大型PLC主要有AnA/QnA系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)，有12種型號的CPU模塊、配置齊全的I/O模塊和大量的特殊功能模塊。其I/O點(diǎn)數(shù)最大可達(dá)4 096點(diǎn)。 3.1.2 三菱FX2N系列PLC的硬件系統(tǒng)配置 1.系統(tǒng)配置與擴(kuò)展 三菱FX2N系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊組成?；締卧荘LC的核心部分，由CPU、存儲器、I/O電路和電源等組成。該系列PLC的基本單元可獨(dú)立使用，也可將基本單元與擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊組合使用，以增加I/O點(diǎn)數(shù)。 2.輸入電路與輸出電路的連接 輸入電路的連接是將公共端COM通過具體的輸入設(shè)備（如按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)

5、、傳感器等）連接到對應(yīng)的輸入端子上，并通過輸入點(diǎn)將信號送到PLC內(nèi)部。 輸出電路就是PLC的負(fù)載電路，PLC僅提供輸出端子，通過輸出端子將負(fù)載和負(fù)載電源連接成一個電路，這樣負(fù)載的狀態(tài)就由PLC的輸出端子進(jìn)行控制，輸出端子動作，則負(fù)載通電。 3.2 三菱FX2N系列PLC內(nèi)部編程元件及其功能 三菱FX2N系列PLC內(nèi)部的編程元件是支持該系列PLC編程語言的軟元件，分別稱為繼電器、定時器、計(jì)數(shù)器等。如編程用的繼電器元件，它的工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點(diǎn)沒有數(shù)量限制、機(jī)械磨損和電蝕等問題；在不同的指令操作下，它的工作狀態(tài)可以無記憶也可以有記憶，甚至還可以作脈沖數(shù)字元件使用

6、。 3.2.1 三菱FX2N系列PLC內(nèi)部各編程元件 表3-1 三菱FX2N系列PLC內(nèi)部所有編程元件及其地址編號輸入繼電器XFX2N-16MX0X78點(diǎn)FX2N-32MX0X1716點(diǎn)FX2N-48MX0X2724點(diǎn)FX2N-64MX0X3732點(diǎn)FX2N-80MX0X4740點(diǎn)FX2N-128MX0X7764點(diǎn)帶擴(kuò)展X0X267184點(diǎn)輸出繼電器YFX2N-16MY0Y78點(diǎn)FX2N-32MY0Y1716點(diǎn)FX2N-48MY0Y2724點(diǎn)FX2N-64MY0Y3732點(diǎn)FX2N-80MY0Y4740點(diǎn)FX2N-128MY0Y7764點(diǎn)帶擴(kuò)展Y0Y267184點(diǎn)輔助繼電器M通用M0M4995

7、00點(diǎn)保持M500M30712572點(diǎn)特殊M8000M8255256點(diǎn)狀態(tài)繼電器S初始化S0S910點(diǎn)回零S10S1910點(diǎn)通用S20S499480點(diǎn)斷電保持S500S899400點(diǎn)信號報(bào)警S900S999100點(diǎn)三菱FX2N系列PLC內(nèi)部所有編程元件及其地址編號見表3-2所示。 定時器TT0T199時基100ms200點(diǎn)T200T245時基10ms46點(diǎn)T246T249時基1ms積算4點(diǎn)T250T255時基100ms積算6點(diǎn)計(jì)數(shù)器C16位通用C0C99100點(diǎn)16位斷電保持C100C199100點(diǎn)32位通用C200C21920點(diǎn)32位斷電保持C220C23415點(diǎn)高速C235C25521點(diǎn)數(shù)

8、據(jù)寄存器D通用D0D199200點(diǎn)斷電保持D200D79997800點(diǎn)特殊D8000D8255只能用256點(diǎn)文件D1000D79997000點(diǎn)變址寄存器V/ZV0V78點(diǎn)Z0Z78點(diǎn)指針P/I分支用P0P127128點(diǎn)中斷用I00I50(輸入中斷)、I6I8（定時器中斷）、I010I060(計(jì)數(shù)器中斷)15點(diǎn)常數(shù)K/H十進(jìn)制K16位:-32 768+32 76732位:-2 147 483 648+2 147 483 647十六進(jìn)制H16位:0FFFF32位: 0FFFFFFFF 3.2.2 三菱FX2N系列PLC內(nèi)部各編程元件的功能 1.輸入繼電器 輸入繼電器X直接接收輸入給PLC的物理信號

9、，其編號與接線端子的編號一致。輸入繼電器X的狀態(tài)由PLC輸入端子所連接的外部設(shè)備的狀態(tài)（由外部信號來驅(qū)動）決定，其程序無法改變。 2.輸出繼電器 輸出繼電器Y直接傳送PLC輸出的物理信號，其編號與輸出端子的編號一致。 3.輔助繼電器 輔助繼電器M可以分成通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器。無論是哪一種的輔助繼電器，都屬于是一種“位元件”。 1）通用輔助繼電器 通用輔助繼電器和PLC的外部無任何聯(lián)系，其線圈受內(nèi)部程序控制，常開、常閉觸點(diǎn)只供內(nèi)部編程使用，不能直接輸出給外部設(shè)備。 2）斷電保持輔助繼電器 斷電保持輔助繼電器可記憶控制系統(tǒng)電源中斷的瞬時狀態(tài)。它的功能與通用輔助繼電器相

10、同，它們的區(qū)別在于當(dāng)PLC在運(yùn)行過程中，不管什么原因使電源斷電，斷電保持輔助繼電器仍能保持原來的狀態(tài)。 3）特殊輔助繼電器 特殊輔助繼電器也是內(nèi)部使用的繼電器，與通用輔助繼電器的本質(zhì)區(qū)別在于特殊輔助繼電器是用于監(jiān)測PLC工作狀態(tài)，提供時鐘脈沖，給出錯誤標(biāo)志，或者用于步進(jìn)順控、禁止中斷以及設(shè)定計(jì)數(shù)器是加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)等。 4 .狀態(tài)繼電器 狀態(tài)繼電器S是用于編寫順序控制程序的一種編程元件，與步進(jìn)指令組合使用。當(dāng)狀態(tài)繼電器S不與步進(jìn)指令組合使用時，可作為輔助繼電器使用，且具有斷電保持功能。 5.定時器 定時器T相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。它有一個設(shè)定值寄存器、一個當(dāng)前值寄存器和一個用來儲存

11、輸出觸點(diǎn)狀態(tài)的映像寄存器，這三個存儲單元使用同一個元件號。定時器T即可用常數(shù)K來設(shè)定，又可用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容來設(shè)定。 6.計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器C是用來對PLC的內(nèi)部映像寄存器X、Y、M、S提供信號計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖接通或斷開的持續(xù)時間，應(yīng)大于PLC的掃描周期，其響應(yīng)速度通常小于數(shù)十赫茲。具體分為： 1）內(nèi)部計(jì)數(shù)器 編號為C0C99的為16位通用型遞加計(jì)數(shù)器；編號為C100C199的為16位斷電保持型遞加計(jì)數(shù)器，即使在計(jì)數(shù)過程中斷電，計(jì)數(shù)值也能保持；編號為C200C219的為32位通用型雙向計(jì)數(shù)器；編號為C220C234的為32位斷電保持型雙向計(jì)數(shù)器。 2）高速計(jì)數(shù)器 編號為C235C255的為高速計(jì)數(shù)

12、器，其共用PLC的8個高速計(jì)數(shù)器輸入端X0X7，且一輸入端同時只能供一個高速計(jì)數(shù)器使用。 7.數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器D在模擬量的檢測、控制以及位置控制等場合用來儲存數(shù)據(jù) 和參數(shù)，是PLC必不可少的元件。具體分為： 1）通用數(shù)據(jù)寄存器 通用數(shù)據(jù)寄存器D0D199為16位，用于存放16位二進(jìn)制數(shù)或一個字等各種數(shù)據(jù)。兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來可以存放32位數(shù)據(jù)（雙字），在通用數(shù)據(jù)寄存器D0 和D1組成的雙字中，D0存放低16位，D1存放高16位。字或雙字的最高位為符號位，該位為0時數(shù)據(jù)為正，為1時數(shù)據(jù)為負(fù)。 2）斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器D200D7999的數(shù)據(jù)寄存器具有斷電保持的功能，即當(dāng)

13、PLC從接通狀態(tài)進(jìn)入斷開狀態(tài)時，以上編號的數(shù)據(jù)寄存器的值保持不變。利用參數(shù)設(shè)定，可改變電池保持的數(shù)據(jù)寄存器的范圍。 3）特殊數(shù)據(jù)寄存器 特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000D8255可用來控制和監(jiān)視PLC內(nèi)部的各種工作方式和元件，如電池電壓、掃描時間和正在動作的狀態(tài)的編號等。PLC通電時，特殊數(shù)據(jù)寄存器均被寫入默認(rèn)的值。 4）文件數(shù)據(jù)寄存器 文件數(shù)據(jù)寄存器D1000D7999以500點(diǎn)為單位，可被外部設(shè)備存取。它實(shí)際上被設(shè)置為PLC的參數(shù)區(qū)，與斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器是重疊的，可保證數(shù)據(jù)不會丟失，并且可通過塊傳送指令改寫。 8.變址寄存器 三菱FX2N系列PLC有16個變址寄存器V和Z。它們均為16位的寄存器，

14、里面存放的是偏移量，用于改變編程元件的地址編號，實(shí)現(xiàn)變址尋址，即以變址的方式求得數(shù)據(jù)單元的地址。 9.指針 1）分支用指針 分支用指針P0P127在使用時，要與相應(yīng)的條件跳轉(zhuǎn)指令相結(jié)合。 2）中斷用指針 中斷用指針I(yè)是指明某一中斷源的中斷程序入口指針，執(zhí)行到中斷返回指令時返回主程序。中斷指針應(yīng)在主程序結(jié)束指令之后使用。具體分為： （1）輸入中斷用指針 （2）定時器中斷用指針 （3）計(jì)數(shù)器中斷用指針 10.常數(shù) 常數(shù)K用來表示十進(jìn)制常數(shù)，常數(shù)H用來表示十六進(jìn)制常數(shù)。 3.3 三菱FX2N系列PLC的基本邏輯指令 基本邏輯指令是PLC中最基礎(chǔ)的編程語言，用于為輸出指令、功能指令等建立邏輯條件，掌握

15、了它也就初步掌握了PLC的使用方法。各種型號的PLC的基本邏輯指令都大同小異，掌握三菱FX2N系列PLC指令為其他系列指令的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。 3.3.1 取、取反和輸出指令 取指令LD和取反指令LDI均為起始指令，用在每一個梯級的開始。如果梯級開始是常開觸點(diǎn)，就使用LD指令；如果梯級開始是常閉觸點(diǎn)，就使用LDI指令。LD和LDI指令均可用于輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時器T和計(jì)數(shù)器C。輸出指令OUT為驅(qū)動線圈的輸出指令，可以用于輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時器T和計(jì)數(shù)器C。 3.3.2 邏輯與和邏輯或指令 邏輯與指令A(yù)ND、ANI和邏輯或指令OR、

16、ORI分別用于處理對應(yīng)觸點(diǎn)的串聯(lián)與并聯(lián)。AND、ANI和OR、ORI指令均可以用于輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時器T和計(jì)數(shù)器C。 1.邏輯與指令 單個觸點(diǎn)與左邊的電路串聯(lián)時，使用AND和ANI指令，串聯(lián)一個常開觸點(diǎn)用AND指令，串聯(lián)一個常閉觸點(diǎn)用ANI指令，串聯(lián)觸點(diǎn)的個數(shù)沒有限制，可連續(xù)使用。 2.邏輯或指令 OR和ORI指令用于單個觸點(diǎn)與前面電路的并聯(lián)，并聯(lián)一個常開觸點(diǎn)用OR指令，并聯(lián)一個常閉觸點(diǎn)用ORI指令。并聯(lián)觸點(diǎn)的左端接到該指令所在的電路塊的起始點(diǎn)上，右端與前一條指令對應(yīng)的觸點(diǎn)的右端相連。 3.3.3 塊或和塊與指令 1.塊或指令 塊或指令ORB用來處理兩

17、個觸點(diǎn)組的并聯(lián)。當(dāng)兩個程序塊并聯(lián)時，每個觸點(diǎn)都以起始指令開始單獨(dú)編程，然后用ORB指令將兩個程序塊并聯(lián)起來。 圖3-14 ORB指令的梯形圖和語句表 2.塊與指令 塊與指令A(yù)NB用來處理兩個觸點(diǎn)組的串聯(lián)。觸點(diǎn)組就是若干個觸點(diǎn)的組合，也稱程序塊。ANB指令相當(dāng)于兩個程序塊之間的串聯(lián)連線，該連線上所對應(yīng)的觸點(diǎn)可視為它右邊的程序塊的LD點(diǎn)。要串聯(lián)的程序塊的起始觸點(diǎn)使用LD或LDI指令，完成了兩個程序塊的內(nèi)部連接后，用ANB指令將它與前面的程序串聯(lián)。 圖3-15 ANB指令的梯形圖和語句表 3.3.5 微分指令 上升沿微分指令PLS的功能是邏輯條件從斷開到接通時，產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖。下降沿微分指令

18、PLF的功能是邏輯條件從接通到斷開時，產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖。PLS與PLF指令的梯形圖及語句表如下圖所示。3.3.4 置位和復(fù)位指令置位指令SET是使操作保持接通的指令；復(fù)位指令RST是使操作保持?jǐn)嚅_的指令。它們的功能類似于電子電路的R-S觸發(fā)器。SET和RST指令的梯形圖和語句表如下圖所示。1.上升沿微分指令上升沿微分指令PLS的功能是邏輯條件從斷開到接通時，產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖。PLS指令的梯形圖及語句表，如圖3-18所示。 圖3-18 PLS指令的梯形圖和語句表輔助繼電器M0僅在輸入繼電器X0的常開觸點(diǎn)由斷開變?yōu)殚]合（即X0的上升沿）后的一個掃描周期內(nèi)接通。PLS指令的時序圖，如圖3

19、-19所示圖3-19 PLS指令的時序圖2.下降沿微分指令下降沿微分指令PLF的功能是邏輯條件從接通到斷開時，產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖。PLF指令的梯形圖及語句表，如圖3-20所示。 輔助繼電器M100僅在輸入繼電器X0的常開觸點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_（即X0的下降沿）后的一個掃描周期內(nèi)接通。PLF指令的時序圖，如圖3-21所示。圖3-21 PLF指令的時序圖圖3-20 PLF指令的梯形圖和語句表 3.3.6 進(jìn)棧、讀棧和出棧指令 進(jìn)棧指令MPS、讀棧指令MRD和出棧指令MPP用于多重輸出電路。其中，MPS指令用于存儲電路中分支處的邏輯運(yùn)算結(jié)果，以便后面處理有線圈的支路時可以調(diào)用該運(yùn)算結(jié)果。MRD指令用于讀取存儲在堆棧最上層的電路中分支點(diǎn)處的運(yùn)算結(jié)果，將下一觸點(diǎn)強(qiáng)制性地連接在該點(diǎn)，讀數(shù)后堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不會上移或下移。MPP指令用于將存儲在電路中分支點(diǎn)的運(yùn)算結(jié)果彈出（調(diào)用并去掉），將下一觸點(diǎn)連接在該點(diǎn)后，從堆棧中去掉該點(diǎn)的運(yùn)算結(jié)果。如圖3-22所示