可編程控制器原理與應用第3章課件

1、了解三菱PLC的大致分類，了解三菱FX2N系列PLC的硬件系統配置；掌握三菱FX2N系列PLC內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目的和要求三菱FX2N系列PLC的硬件系統配置三菱FX2N系列PLC內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內容摘要三菱FX2N系列PLC內部編程元件、功能及其基本邏輯指令的使用方法。教學重點、難點教學方法和使用教具講授、現場教學、課件10學時教學時數 3.1 三菱可編程控制器概述三菱公司是日本

2、生產可編程控制器的主要廠家之一，其PLC產品也較早進入我國市場。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產品。其中FX2系列是1991年推出的產品，FX0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殼內的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC產品。這些PLC產品具有較高的性價比，且應用廣泛。 3.1.1三菱可編程控制器分類 1.超小型PLC 超小型PLC均為整體式結構，體積小，價格便宜。該系列有24點、40點、60點三種基本單元，40點擴展單元，以及8點

3、、16點擴展模塊。I/O點數最大可達128點。 2.小型PLC 小型PLC主要有FX2系列，該系列為整體式結構，由基本單元、擴展單元、擴展模塊、通信適配器和特殊模塊組成。在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可增加輸入、輸出點數，從而靈活地改變系統的I/O點數比例。 FX2N系列是FX系列中功能最強、速度最高的微型PLC。3.中型PLC 中型PLC常用的是AnS/QnAS系列。該系列為模塊式結構，有10種型號的CPU模塊、配置齊全的I/O模塊和多達50種的特殊功能模塊。其I/O點數一般在2561 024點。該系列PLC的指令系統豐富，可提供PID、浮點運算、三角函數等高級應用指令，具有較強的網絡

4、功能。 4.大型PLC 大型PLC主要有AnA/QnA系列。該系列為模塊式結構，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點數最大可達4 096點。 3.1.2 三菱FX2N系列PLC的硬件系統配置 1.系統配置與擴展 三菱FX2N系列PLC由基本單元、擴展單元、擴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的基本單元可獨立使用，也可將基本單元與擴展單元、擴展模塊組合使用，以增加I/O點數。 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通過具體的輸入設備（如按鈕、轉換開關、行程開關

5、、傳感器等）連接到對應的輸入端子上，并通過輸入點將信號送到PLC內部。 輸出電路就是PLC的負載電路，PLC僅提供輸出端子，通過輸出端子將負載和負載電源連接成一個電路，這樣負載的狀態(tài)就由PLC的輸出端子進行控制，輸出端子動作，則負載通電。 3.2 三菱FX2N系列PLC內部編程元件及其功能 三菱FX2N系列PLC內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、計數器等。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；觸點沒有數量限制、機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字元件使用

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

7、00點保持M500M30712572點特殊M8000M8255256點狀態(tài)繼電器S初始化S0S910點回零S10S1910點通用S20S499480點斷電保持S500S899400點信號報警S900S999100點三菱FX2N系列PLC內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T200T245時基10ms46點T246T249時基1ms積算4點T250T255時基100ms積算6點計數器C16位通用C0C99100點16位斷電保持C100C199100點32位通用C200C21920點32位斷電保持C220C23415點高速C235C25521點數

8、據寄存器D通用D0D199200點斷電保持D200D79997800點特殊D8000D8255只能用256點文件D1000D79997000點變址寄存器V/ZV0V78點Z0Z78點指針P/I分支用P0P127128點中斷用I00I50(輸入中斷)、I6I8（定時器中斷）、I010I060(計數器中斷)15點常數K/H十進制K16位:-32 768+32 76732位:-2 147 483 648+2 147 483 647十六進制H16位:0FFFF32位: 0FFFFFFFF 3.2.2 三菱FX2N系列PLC內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備的狀態(tài)（由外部信號來驅動）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的外部無任何聯系，其線圈受內部程序控制，常開、常閉觸點只供內部編程使用，不能直接輸出給外部設備。 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PLC在運行過程中，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部使用的繼電器，與通用輔助繼電器的本質區(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，給出錯誤標志，或者用于步進順控、禁止中斷以及設定計數器是加計數還是減計數等。 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，與步進指令組合使用。當狀態(tài)繼電器S不與步進指令組合使用時，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相當于繼電器控制系統中的時間繼電器。它有一個設定值寄存器、一個當前值寄存器和一個用來儲存

11、輸出觸點狀態(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K來設定，又可用數據寄存器D的內容來設定。 6.計數器 計數器C是用來對PLC的內部映像寄存器X、Y、M、S提供信號計數，計數脈沖接通或斷開的持續(xù)時間，應大于PLC的掃描周期，其響應速度通常小于數十赫茲。具體分為： 1）內部計數器 編號為C0C99的為16位通用型遞加計數器；編號為C100C199的為16位斷電保持型遞加計數器，即使在計數過程中斷電，計數值也能保持；編號為C200C219的為32位通用型雙向計數器；編號為C220C234的為32位斷電保持型雙向計數器。 2）高速計數器 編號為C235C255的為高速計數

12、器，其共用PLC的8個高速計數器輸入端X0X7，且一輸入端同時只能供一個高速計數器使用。 7.數據寄存器 數據寄存器D在模擬量的檢測、控制以及位置控制等場合用來儲存數據 和參數，是PLC必不可少的元件。具體分為： 1）通用數據寄存器 通用數據寄存器D0D199為16位，用于存放16位二進制數或一個字等各種數據。兩個數據寄存器合并起來可以存放32位數據（雙字），在通用數據寄存器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時數據為正，為1時數據為負。 2）斷電保持數據寄存器 斷電保持數據寄存器D200D7999的數據寄存器具有斷電保持的功能，即當

13、PLC從接通狀態(tài)進入斷開狀態(tài)時，以上編號的數據寄存器的值保持不變。利用參數設定，可改變電池保持的數據寄存器的范圍。 3）特殊數據寄存器 特殊數據寄存器D8000D8255可用來控制和監(jiān)視PLC內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，特殊數據寄存器均被寫入默認的值。 4）文件數據寄存器 文件數據寄存器D1000D7999以500點為單位，可被外部設備存取。它實際上被設置為PLC的參數區(qū)，與斷電保持數據寄存器是重疊的，可保證數據不會丟失，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，實現變址尋址，即以變址的方式求得數據單元的地址。 9.指針 1）分支用指針 分支用指針P0P127在使用時，要與相應的條件跳轉指令相結合。 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。中斷指針應在主程序結束指令之后使用。具體分為： （1）輸入中斷用指針 （2）定時器中斷用指針 （3）計數器中斷用指針 10.常數 常數K用來表示十進制常數，常數H用來表示十六進制常數。 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習奠定了基礎。 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，就使用LD指令；如果梯級開始是常閉觸點，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和計數器C。輸出指令OUT為驅動線圈的輸出指令，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和計數器C。 3.3.2 邏輯與和邏輯或指令 邏輯與指令AND、ANI和邏輯或指令OR、

16、ORI分別用于處理對應觸點的串聯與并聯。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和計數器C。 1.邏輯與指令 單個觸點與左邊的電路串聯時，使用AND和ANI指令，串聯一個常開觸點用AND指令，串聯一個常閉觸點用ANI指令，串聯觸點的個數沒有限制，可連續(xù)使用。 2.邏輯或指令 OR和ORI指令用于單個觸點與前面電路的并聯，并聯一個常開觸點用OR指令，并聯一個常閉觸點用ORI指令。并聯觸點的左端接到該指令所在的電路塊的起始點上，右端與前一條指令對應的觸點的右端相連。 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、個觸點組的并聯。當兩個程序塊并聯時，每個觸點都以起始指令開始單獨編程，然后用ORB指令將兩個程序塊并聯起來。 圖3-14 ORB指令的梯形圖和語句表 2.塊與指令 塊與指令ANB用來處理兩個觸點組的串聯。觸點組就是若干個觸點的組合，也稱程序塊。ANB指令相當于兩個程序塊之間的串聯連線，該連線上所對應的觸點可視為它右邊的程序塊的LD點。要串聯的程序塊的起始觸點使用LD或LDI指令，完成了兩個程序塊的內部連接后，用ANB指令將它與前面的程序串聯。 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 置位和復位指令置位指令SET是使操作保持接通的指令；復位指令RST是使操作保持斷開的指令。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的常開觸點由斷開變?yōu)殚]合（即X0的上升沿）后的一個掃描周期內接通。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的常開觸點由閉合變?yōu)閿嚅_（即X0的下降沿）后的一個掃描周期內接通。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 進棧、讀棧和出棧指令 進棧指令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算結果，以便后面處理有線圈的支路時可以調用該運算結果。MRD指令用于讀取存儲在堆棧最上層的電路中分支點處的運算結果，將下一觸點強制性地連接在該點，讀數后堆棧內的數據不會上移或下移。MPP指令用于將存儲在電路中分支點的運算結果彈出（調用并去掉），將下一觸點連接在該點后，從堆棧中去掉該點的運算結果。如圖3-22所示