小型可編程 第4講

第三章三菱小型可編程控制器第一節(jié)三菱小型可編程控制器概述

三菱可編程控制器分F系列(F、F1、F2)

、FX系列(FX0、FX0N

、FX2、

FX2C、FX1S、

FX1N、FX1NC、

FX2N、FX2NC、

FX3C)、A系列(A1、A2、A3)和Q系列(Q4AR、AnAS、AnA)幾個系列。

A系列、Q系列是中大型機(jī)，F(xiàn)系列已停產(chǎn)，F(xiàn)X系列是三菱小型機(jī)，F(xiàn)X2N是具有代表性的型機(jī)。三菱小型機(jī)基本性能如下表所示：三菱小型PLC基本性能一覽表

項目\系列F1FX0FX0NFX2FX2C最大I/O12030128256256基本/功能指令22/8722/3522/3822/9696執(zhí)行速度us/步121.6~3.61.6~3.60.480.48程序容量（步）1K8002K2K2K數(shù)據(jù)寄存器646151412581258文件寄存器——15004K4K定時/計數(shù)器32/3251/2151/64256/241256/241中斷源—441515狀態(tài)器406411810001000輔助繼電器27259659617921792高速計數(shù)器（最高Khz）1/1點5/4點5/4點10/3點10/3點A/D轉(zhuǎn)換器F2-6A-E—FX0N-3AFX-4ADFX-4AD-PTD/A轉(zhuǎn)換器F2-6A-E—FX0N-3AFX-2DAFX-2DA定位控制F2-30GM——FX-1GMFX-20GM

FX2

列PLC是1991年推出的產(chǎn)品，它是整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。FX2型PLC有一個16位微處理器和一個專用邏輯處理器。它是運行速度最快的小型PLC之一。FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，后來又推出的FXoN超小型的標(biāo)準(zhǔn)PLC。加強(qiáng)型的小型機(jī)FX2C，尺寸更小，性能更高，其基本單元連接采用接插件的輸入輸出方式，從而減少了接配線工時。FX2C的維護(hù)性能極佳。第二節(jié)FX系列可編程控制器的系統(tǒng)配

一、型號命名方式

ＦＸ系列可編程控制器型號命名的基本格式為：

ＦＸ—特殊品種的區(qū)別輸出形式單元類型I/O總點數(shù)系列序號系列序號：0，2，0N，2C，2N等，即FX0、FX2、FXON、FX2C、FXON等

I/O總點數(shù)：１0～２５６單元類型：Ｍ一基本單元

Ｅ一輸入輸出混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊

ＥＸ一輸入專用擴(kuò)展模塊

ＥＹ一輸出專用擴(kuò)展模塊輸出形式：Ｒ一繼電器輸出

Ｔ一晶體管輸出

Ｓ一晶閘管輸出特殊品種區(qū)別：Ｄ——ＤＣ電源，ＤＣ輸入

Ａ1——ＡＣ電源，ＡＣ輸入

Ｈ——大電流輸出擴(kuò)展模塊（1Ａ／1點）

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

Ｌ——ＴＴＬ輸人型擴(kuò)展模塊

S——獨立端子（無公共端）擴(kuò)展模塊若特殊品種一項無符號，說明通指ＡＣ電源，ＤＣ輸入，橫式端子排；繼電器輸出，2Ａ／１點；晶體管輸出０.5Ａ／ｌ點；晶閘管輸出，０.3Ａ/1點。二、FX系列PLC的基本構(gòu)成

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、存儲器、I／O和電源，是PLC的主要部分；擴(kuò)展單元是擴(kuò)展I／O點數(shù)的裝置，內(nèi)部有電源；擴(kuò)展模塊用于增加I／O點數(shù)和改變I／O點數(shù)的比例，內(nèi)部無電源，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CPU，必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是一些特殊用途的裝置。

FX0的基本單元共有12種，其規(guī)格型號如下表所示。這12種基本單元是不可以擴(kuò)展FXON的基本單元共有12種，其中6種是AC電源，DC輸入，另外6種是DC電源，DC輸入，其規(guī)格型號如下表所示。FX2的基本單元共有31種，其中20種是AC電源，DC輸入，另外9種是DC電源，AC輸入，其規(guī)格型號如下表所示。FX2C的基本單元共有4種，是AC電源，DC輸入，其規(guī)格型號如下表所示。FXON擴(kuò)展單元一種，詳見下表：FXON擴(kuò)展模塊有3種，詳見下表：FX2、FX2C擴(kuò)展單元5種，擴(kuò)展模塊有22種，詳見下表：第二節(jié)三菱小型可編程控制器的編程器件FX2N系列PLC編程器件（一）輸入繼電器（Ｘ0—Ｘ177）（1）輸入繼電器與PLC的輸入端相連，是PLC接收外部開關(guān)信號的接口。（2）輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，其線圈、常開接點、常閉接點與傳統(tǒng)硬繼電器表示方法一樣，如圖左邊所示。（4）常開接點、常閉接點的使用次數(shù)不限，在PLC內(nèi)可以自由使用。（5）FX2型PLC輸入繼電器采用八進(jìn)制地址編號，Ｘ0～Ｘ177最多可達(dá)128點。（6）輸入繼電器必須有外部信號來驅(qū)動，不能用程序驅(qū)動。（二）輸出繼電器Ｙ0—Ｙ177

（1）輸出繼電器是ＰＬＣ用來傳送信號到外部負(fù)載的元件，如上圖。（2）每一個輸出繼電器有一個外部輸出的常開接點。

（3）內(nèi)部的軟接點，不管是常開還是常閉，都可以無限次的自由使用。（4）輸出繼電器的地址編號是八進(jìn)制，Ｙ0～Ｙ177，最多可達(dá)128點。（三）、輔助繼電器M（1）PLC內(nèi)有很多輔助繼電器，它們的線圈是由PLC內(nèi)部各軟元件的觸點驅(qū)動。（2）輔助繼電器的常開和常閉觸點使用次數(shù)不限，在PLC內(nèi)可自由使用。但這些觸點不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，外部負(fù)載只能由輸出繼電器的外部接點驅(qū)動。（3）輔助繼電器是中間繼電器，它的作用是輔助計算、狀態(tài)暫存、移位等。（4）特殊輔助繼電器具有特殊功能。①

、通用輔助繼電器Ｍ0—Ｍ499（500點）

通用輔助繼電器有500點，其元件號按十進(jìn)制編號。注：在FX型PLC中除了輸入/輸出繼電器X/Y外，其它所有的軟元件的元件號均按十進(jìn)制編號。②、斷電保持輔助繼電器Ｍ500～Ｍ1023（524點）

PLC在運行中若發(fā)生停電，輸出繼電器和通用輔助繼電器全部成為斷開狀態(tài)。再運行時，除去PLC運行時就接通（ＯＮ）的以外，其他仍斷開。但是，根據(jù)不同的控制對象，有的需要保存停電前的狀態(tài)，并在再運行時再現(xiàn)該狀態(tài)的情形。斷電保持輔助繼電器就是用于這種目的的。斷電保持由PLC內(nèi)裝的鋰電池支持的。

如圖所示是具有斷電保持功能的輔助繼電器的例子。注：M600狀態(tài)不變并不是因為有自鎖，而是因M600有電池后備。如圖所示是一個由電動機(jī)驅(qū)動的絲杠傳動機(jī)構(gòu)及其對應(yīng)動作的梯形圖，利用斷電保持特殊繼電器，可使該機(jī)構(gòu)在斷電后復(fù)電時平臺的運行方向保持不變。運行過程如下：③、特殊輔助繼電器Ｍ8000～Ｍ8255（256點）

PLC內(nèi)有很多特殊輔助繼電器，這些特殊輔助繼電器各自具有特定的功能，可以分成以下二大類．

（i）只能利用其觸點的特殊輔助繼電器，自動驅(qū)動，線圈由PLC用戶只可以利用其觸點。M8000為RUN監(jiān)控用，PLC運行時它接通，常開觸點M8001為RUN監(jiān)控用，PLC運行時它斷開，常閉觸點M8002能產(chǎn)生初始脈沖（正脈沖），僅在運行開始時瞬間接通，常開觸點。M8003能產(chǎn)生初始脈沖（負(fù)脈沖），僅在運行開始時瞬間斷開，常閉觸點。M8004

出錯時為ON。M8011——每10ms發(fā)一脈沖。M8012——每100ms發(fā)一脈沖。M8013——每1s發(fā)一脈沖。M8014——每10min發(fā)一脈沖。（ii）可驅(qū)動線圈型特殊輔助繼電器，用戶驅(qū)動線圈后，PLC作特定動作

M8030——后備鋰電池欠壓，使BATTLED（后備鋰電池欠壓指示）點亮。M8033

——PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器M8034——禁止全部輸出特殊輔助繼電器M8039——定時掃描特殊輔助繼電器注：未定義的特殊輔助繼電器不可在用戶程序中使用（如M8010、

M8015

）（四）、狀態(tài)元件（S0—S899）

狀態(tài)元件S在步進(jìn)順控程序的編程中是一類非常重要的軟元件，它與后述的步進(jìn)順控指令ＳＴＬ組合使用。狀態(tài)元件有以下四種類型：（１）初始狀態(tài)器S0～S9共10點。（２）回零狀態(tài)器S10～S19共10點。（３）通用狀態(tài)器S20～S499共480點。（４）保持狀態(tài)器S500～S899共400點。如圖所示是機(jī)械手抓取動作的順序功能圖（又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖）。其動作過程如下：接通啟動信號，X0＝ON，S20置位（＝ON），隨之，控制下降電磁閥的輸出繼電器Y0動作；當(dāng)下限位開關(guān)X1變?yōu)镺N后，狀態(tài)S21置位（＝ON），狀態(tài)S20自動復(fù)位（＝OFF），輸出繼電器Y0隨之復(fù)位，控制夾緊電磁閥的輸出繼電器Y1動作；當(dāng)夾緊限位開關(guān)X2變?yōu)镺N時，狀態(tài)S22置位，同時狀態(tài)S21自動復(fù)位，輸出繼電器Y1隨之復(fù)位，控制上升電磁閥的輸出繼電器Y2動作……

隨著狀態(tài)動作的轉(zhuǎn)移，原來的狀態(tài)自動復(fù)位（=OFF）。（五）、報警器部分狀態(tài)元件可用作外部故障診斷輸出。作報警器用的狀態(tài)元件為（S900～S999）共100點，均為失電保持型。如圖下所示是外部故障診斷程序。監(jiān)控特殊數(shù)據(jù)寄存器D8049的內(nèi)容將顯示S900～S999中已置位（=ＯＮ）的狀態(tài)元件中地址號最小的元件。發(fā)生故障時相應(yīng)的狀態(tài)就為ＯＮ，當(dāng)有多個故障同時發(fā)生時，最小地址號的故障排除后還可顯示下一個故障的地址號。（六）、定時器（T0—T255）

①.定時器的動作及地址編號：定時器在PLC中的作用相當(dāng)于一個中間繼電器。

在PLC內(nèi)定時器是根據(jù)時鐘脈沖累積計時的，時鐘脈沖有

1ms、10ms、100ms三檔，當(dāng)所計時間到達(dá)設(shè)定值時，輸出接點動作。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)Ｋ作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器Ｄ的內(nèi)容作為設(shè)定值。(i)、常規(guī)定時器T0~T245100ms定時器

T0~T199共200點（設(shè)定值范圍為：0.1s~3276.7s）

10ms定時器

T200~T245共46點（設(shè)定值范圍為：0.01s~327.67s）

如圖，當(dāng)驅(qū)動線圈后1.23s時輸出接點動作。X0斷開，計數(shù)器復(fù)位，輸出接點復(fù)位。(ii)、積算定時器T246~T2551ms積算定時器

T246~T249共4點（設(shè)定值范圍為：0.001s~32.767s）

100ms積算定時器

T250~T255共6點（設(shè)定值范圍為：0.1s~3276.7s）

如圖，當(dāng)驅(qū)動線圈后34.5s時輸出接點動作。X2接通時，計數(shù)器復(fù)位，輸出接點復(fù)位。積算定時器與非積算定時器的比較：非積算定時器無后備電池，掉電后計數(shù)器不能保持當(dāng)前值；積算定時器有后備鋰電池，掉電后計數(shù)器能保持當(dāng)前值。②.接點的動作時序

如圖，定時器在其線圈被驅(qū)動后開始計時，到達(dá)設(shè)定值后，在執(zhí)行第一個線圈指令時，其輸出接點動作。從驅(qū)動定時器線圈到其接點動作稱為定時器接點動作精度時間t,t=T+T0-ａ。

式中，Ｔ為定時器設(shè)定時間，單位為ｓ；

T0為掃描周期，單位為ｓ；

ａ為定時器的時鐘周期。

如果編程時定時器觸點指令寫在線圈指令之前，最壞的情況是定時器線圈觸點動作誤差為+2T0。

當(dāng)定時器的設(shè)定值為0時，在下一掃描周期執(zhí)行線圈指令時輸出觸點就動作。

以中斷方式對1ms時鐘脈沖計數(shù)。（七）、計數(shù)器（C0~C255）

①．內(nèi)部信號計數(shù)器

內(nèi)部信號計數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部器件（如Ｘ、·Ｙ、Ｍ、Ｓ、Ｔ和Ｃ）的信號進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)器，其接通時間和斷開時間應(yīng)比PLC的掃描周期稍長（即這種計數(shù)器是由內(nèi)部掃描驅(qū)動的）。而另一類高速計數(shù)器是按中斷原則運行的，因此它獨立于掃描周期，選定的高速計數(shù)器應(yīng)以連續(xù)方式驅(qū)動。(i)１６位遞加計數(shù)器（設(shè)定值：1～32767）通用型：C0～C99（100點）斷電保持型：Ｃ100～Ｃ199（100點）其設(shè)定值：K1～K32767如圖所示為遞加計數(shù)器的動作過程：

(ii)３２位雙向計數(shù)器（設(shè)定值：-2147483648~+2147483648）通用型計數(shù)器：C200~C219（20點）斷電保持型計數(shù)器：C220~C234（15點）設(shè)定值：-2147483648~+2147483648

雙向計數(shù)器是遞加型還是遞減型計數(shù)由特殊輔助繼電器Ｍ8200～M8234設(shè)定。特殊輔助繼電器置1時，為遞減計數(shù)；特殊輔助繼電器置0時，為遞加計數(shù)。若當(dāng)前值為-2147483648時，再減1就成為+2147483648；若當(dāng)前值為+2147483648時，再加1就成為-2147483648。如圖所示是遞加、遞減計數(shù)器的動作原理：當(dāng)計數(shù)器的當(dāng)前值由-６→-５（增大）時，其接點接通（置１）；當(dāng)計數(shù)器的當(dāng)前值由-５→-６（減?。r，其接點斷開（置０）。②．高速計數(shù)器

高速計數(shù)器共21點，地址編號Ｃ235～Ｃ255。但適用高速計數(shù)器輸入的ＰＬＣ輸入端只有６點Ｘ0～Ｘ5。如果這６個輸入端中的一個已被某個高速計數(shù)器占用，它就不能再用于其它高速計數(shù)器（或其它用途）。也就是說，由于只有６個高速計數(shù)輸入端，最多只能用６個高速計數(shù)器同時工作。高速計數(shù)器的選擇并不是任意的，它取決于所需計數(shù)器的類型及高速輸入端子。高速計數(shù)器的類型如下；

1相無啟動／復(fù)位端子高速計數(shù)器Ｃ２３５～Ｃ２４０

1相帶啟動／復(fù)位端子高速計數(shù)器Ｃ２４１～Ｃ２４５

1相2輸入（雙向）高速計數(shù)器Ｃ２４６～Ｃ２５０

2相輸入（Ａ－Ｂ相型）高速計數(shù)器Ｃ２５１～Ｃ２５５

上面所列計數(shù)器均為32位遞增／遞減型計數(shù)器。

下表給出了各個高速計數(shù)器對應(yīng)輸入端子的名稱：

Ｘ６和Ｘ７也是高速輸入，但只能用作啟動信號而不能用于高速計數(shù)。不同類型的計數(shù)器可同時使用，但它們的輸入不能共用。

高速計數(shù)器是按中斷原則運行的，因而它獨立于掃描周期。如左圖所示，當(dāng)X20接通時，選中高速計數(shù)器Ｃ235，根據(jù)上表C235對應(yīng)計數(shù)輸入為X0，因此，計數(shù)輸入脈沖應(yīng)從X0，而不是X20輸入。當(dāng)X20斷開，線圈C235斷開；同時，C236接通，因此，選中計數(shù)器C236，其計數(shù)輸入為X1端。警告：不要用計數(shù)輸入端作計數(shù)器線圈的驅(qū)動觸點（1）1相無啟動／復(fù)位端子高速計數(shù)器Ｃ２３５～Ｃ２４０

計數(shù)方式及接點動作與前述普通32位計數(shù)器相同。遞加計數(shù)器時，當(dāng)計數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時，接點動作并保持；作遞減計數(shù)時，到達(dá)計數(shù)值則復(fù)位。

1相1輸入計數(shù)方向取決于其對應(yīng)標(biāo)志

M8XXX（XXX為對應(yīng)的計數(shù)器地址號），

Ｃ２３５～Ｃ２４０高速計數(shù)器各有一個計數(shù)輸入端。見上表中：C235

的輸入端為X0；而C240的輸入端為X5。（2）ｌ相帶啟動／復(fù)位端子高速計數(shù)器

C241～C245這類高速計數(shù)器的計數(shù)方式接點動作、計數(shù)方向與C235～C240類似。Ｃ２４１～Ｃ２４５高速計數(shù)器各有一個計數(shù)輸入和一個復(fù)位輸入。計數(shù)器Ｃ２４４和Ｃ２４５還有一個啟動輸入。如右下圖：計數(shù)方向由M8245決定。見上表中：C241

的輸入端為X0，復(fù)位輸入端為X1；而C245的輸入端為X2，復(fù)位輸入端為X3。（3）

ｌ相２輸入雙向高速計數(shù)器Ｃ２４６～Ｃ２５０

這５個高速計數(shù)器有兩個輸入端，一個遞加，另一個遞減。有的還具有復(fù)位和啟動輸入。當(dāng)

Ｘ10接通，

Ｃ246像普通32位加／減計數(shù)器一樣的方式復(fù)位。從上表可知，對C246，X0為遞加計數(shù)端，X1為遞減計數(shù)端。Ｘ11接通時，選中C246，使Ｘ0、Ｘ1輸入有效。Ｘ0由

ＯＦＦ→ＯＮ，C246加１；Ｘ1由

ＯＦＦ→ＯＮ，C246減

１。如圖所示，C250帶復(fù)位和啟動端的1相2輸入高速計數(shù)器的動作過程所下：查上表可知，C250的復(fù)位輸入X5，啟動輸入為X7，因此可由外部復(fù)位，而不必用RSTC250指令。

接通X13時選通C256，

啟動輸入Ｘ7接通時開始計數(shù)，Ｘ7斷開時停止計數(shù)。遞加計數(shù)輸入為Ｘ3，遞減計數(shù)輸入為Ｘ4。計數(shù)方向由特殊輔助繼電器

M8XXX決定（XXX為計數(shù)器地址編號）。Ｍ8XXX為ON，表示遞減計數(shù)，Ｍ8XXX為OFF時，表示遞加計數(shù)。（４）

２相輸入（Ａ～Ｂ相）計數(shù)器

Ｃ２５１～Ｃ２５５

在２相輸入計數(shù)器中，最多可有兩個２相３２位二進(jìn)制遞加／遞減計數(shù)器，其計數(shù)的動作過程與前面所講的普通型３２位遞加速減型相同，對這些計數(shù)器，只有上表中所示的輸入端可用于計數(shù)。

Ａ相和Ｂ相信號決定計數(shù)器是加計數(shù)還是減計數(shù)。當(dāng)

Ａ相為ＯＮ狀態(tài)時，Ｂ相輸入為ＯＦＦ→ＯＮ，為遞加計數(shù)，Ｂ相輸入為ＯＮ→ＯＦＦ，為遞減計數(shù)。下圖為以Ｃ２５１和Ｃ２５５為例的此類計數(shù)器的計數(shù)過程。

在Ｘ11接通時，Ｃ２５１對輸入Ｘ0（Ａ相）、Ｘ1（Ｂ相）的ＯＮ／ＯＦＦ過程計數(shù)。

選通信號Ｘ１３接通時，一旦Ｘ7接通，Ｃ２５５立即開始計數(shù)，計數(shù)輸入為X3（Ａ相）和Ｘ４（Ｂ相）。

Ｘ5接通，Ｃ２５５復(fù)位，在程序中編入虛線所示指令，則Ｘ12接通時也能使C255復(fù)位。

（5）計數(shù)器的最高計數(shù)頻率：

計數(shù)器的最高計數(shù)頻率受兩個因素制約：

一是各個輸入端的響應(yīng)速度二是全部高速計數(shù)器的處理時間

①各輸入端的響應(yīng)速度受硬件限制，不能響應(yīng)頻率非常高的輸入信號：

當(dāng)只用其中一個高速計數(shù)器時，

X0、X2、X3的最高輸入信號頻率為10kHz，

X1、X4、X5的最高輸入信號頻率為7kHz。

②全部高速計數(shù)器的處理時間是限制高速計數(shù)器計數(shù)頻率的主要因素：

高速計數(shù)器是采用中斷方式運行的，因此，同時使用的計數(shù)器數(shù)量越少，計數(shù)頻率就越高。

如果某些計數(shù)器用比較低的頻率計數(shù)，則其他計數(shù)器就可以較高的頻率計數(shù)。也就是說，所有高速計數(shù)器的計數(shù)頻率總和不能超過一個定值。

計數(shù)頻率總和是指同時在PLC計數(shù)輸入端出現(xiàn)的所有輸入信號頻率之和的最大值。

①FX2系列

PLC的計數(shù)頻率總和必須小于20kHz

例如：某控制系統(tǒng)選用以C235、C236、C237三個1相計數(shù)器（計數(shù)信號分別從

X0、X1、X2端輸入）。

X0輸入的最高計數(shù)頻率為0.6kHz

X1輸入的最高計數(shù)頻率為4kHz

X2輸入的最高計數(shù)頻率為10kHz

(0.6+4+10)kHz<20kHz,因此，系統(tǒng)所用的三個計數(shù)器均能正常工作。

②1相雙向輸入，因每時刻只有用一個信號，故只二輸入中只取一個

參加頻率總和計算。

③A-B相型的計數(shù)器則是將每個計數(shù)器的輸入信號頻率乘以4倍后參

于計算。

例如：某系統(tǒng)選用１相計數(shù)器C237，1相2輸入雙向計數(shù)器C246，２相Ａ—Ｂ相計數(shù)器C255各一個。

C237的對應(yīng)輸人端為X2，輸入信號最高頻率為3kHzC246的對應(yīng)輸入端為X0和X1，輸入信號最高頻率為8kHzC255的對應(yīng)輸入端為X