三菱FX2N系列可编程控制器PLC学习教程精编版(超详细超全超经典)ppt课件.ppt
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1、一、一、FX2N系列可编程控制器的基本组成系列可编程控制器的基本组成 20世纪90年代,三菱公司在FX系列PLC的基础上又推出了FX2N系列产品,该机型在运算速度,指令数量及通讯能力方面有了较大的进步,是一种小型化、高速度、高性能、各方面都相当于FX系列中最高档次的超小型的PLC。 第一节第一节 三菱三菱FX2N系列可编程控制器系列可编程控制器 FX2N系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。图61是FX2N可编程控制器顶视图,它属于叠装式PLC。图6-1 FX2N可编程控制器顶视图 基本单元(Basic Unit)包括CPU、存储器、输入输出口及电源,是PLC的主要部分。
2、 扩展单元(Extension Unit)是用于增加IO点数的装置,内部设有电源。 扩展模块(Extension Module)用于增加IO点数及改变IO比例,内部无电源,由基本单元或扩展单元供电。 因扩展单元及扩展模块无CPU,因此必须与基本单元一起使用。 特殊功能单元(Special Function Unit)是一些专门用途的装置,如位置控制模块、模拟量控制模块、计算机通讯模块等等。(一)FX2N系列的基本单元名称体系及其种类 FX2N系列的基本单元型号名称体系形式如图6-2所示。 二、二、FX2N系列可编程控制器的型号名称体系系列可编程控制器的型号名称体系 及其种类及其种类FX2NM4
3、 8R系列名称I/O总点数基本单元001内部电源、内部输入输出、CPU及存储器输出形式: R-继电器输出(有触点,可带交直流负载); S-双向晶闸管输出(无触点,带交流负载); T-晶体管输出(无触点,带直流负载)。图6-2 FX2N系列的基本单元型号名称体系形式FX2N系列的基本单元的种类共有16种如表6-1所示: FX2N系列基本单元系列基本单元输入输入点数点数输出输出点数点数输入输入/输出输出总点数总点数AD电源电源 DC输入输入继电器输出继电器输出晶闸管输出晶闸管输出晶体管输出晶体管输出FX2N-16MR-001 FX2N-16MT-0018816FX2N-32MR-001FX2N-3
4、2MS-001FX2N-32MT-001161632FX2N-48MR-001FX2N-48MS-001FX2N-48MT-001242448FX2N-64MR-001FX2N-64MS-001FX2N-64MT-001323264FX2N-80MR-001FX2N-80MS-001FX2N-80MT-001404080FX2N-128MR-001 FX2N-128MT-0016464128 每个基本单元最多可以连接1个功能扩展板,8个特殊单元和特殊模块,连接方式如图6-3*。 FX2N系列的基本单元可扩展连接的最大输入输出点为(二)FX2N系列的扩展单元名称体系及其种类 FX2N系列的扩展单
5、元型号名称体系形式如图6-4所示。 FX2NE4 8R系列名称I/O总点数扩展单元内部电源、内部输入输出、输出形式: R-继电器输出(有触点,可接交直流负载); S-双向晶闸管输出(无触点,带交流负载); T-晶体管输出(无触点,带直流负载)。图6-4 FX2N系列扩展单元型号名称体系形式 FX2N系列的扩展单元种类共有4种,如表6-2所示FX2N系列扩展单元输入点数输出点数输入/输出总点数AD电源 DC输入继电器输出晶闸管输出晶体管输出FX2N-32ER-FX2N-32ET161632FX2N-48ER-FX2N-48ET242448表62 FX2N系列扩展单元型号种类(三)FX2N系列的扩
6、展模块名称体系及其种类 FX2N系列扩展模块型号名称体系形式如图6-5 所 示。FX2NE16X系列名称I/O总点数扩展设备输入输出形式: X-输入; YR-继电器输出; YS-双向晶闸管输出; YT-晶体管输出图6-5 FX2N系列扩展模块型号名称体系形式 FX2N系列基本单元不仅可以直接连接FX2N系列的扩展单元和扩展模块,而且还可以直接连接FXON系列的多种扩展模块(但不能直接连接FX0N用的扩展单元),它们必须接在FX2N系列扩展单元和扩展模块之后,如图6-6(a),也可以通过FX2N-CNV-IF转换电缆连接如图6-3所示的FX1、FX2用的扩展单元和其它扩展特殊、特殊单元、特殊模块
7、连接,可多达16个外设。 基本单元也可以像图(b)所示的连接,但这种连接之后,就不能再直接连接FX2N和FX0N设备了。 FX2N系列4种扩展模块和FXON系列扩展模块的种类如表6-3所示。表6-3 FX0N、 FX2N系列扩展模块种类 继电器晶闸管晶体管输入点数输出点数输入输出总点数输入电压输出输入输出输出FX0N-8ER-4(8)4(8)8(16)DC24V-FX0N-8EX-808DC24VFX0N-8EYR-FX0N-8EYT088DC24V-FX0N-6EX-16016DC24VFX0N-6EYR-FX0N-16EYT01616DC24V-FX2N-6EX- 16016DC24VFX
8、2N-6EYR FX2N-6EYS FX2N-16EYT01616DC24V注:表中括号内数字表示扩展模块占有的点数,括号外数字是有效点数。 (四)FX2N系列使用的特殊功能模块 FX2N系列备有各种特殊功能的模块,如表6-4。这些特殊功能模块均要用直流5V电源驱动。 三、三、FX2N系列可编程控制器的技术指标系列可编程控制器的技术指标 FX2N系列可编程控制器的技术指标包括一般技术指标、电源技术指标、输入技术指标、输出技术指标和性能技术指标,分别如表6-5、表6-6、表6-7、表6-8和表6-9所示。分类型号名 称占有点数耗电量/DC5V模拟量控制模块FX2N-4AD4CH模拟量输入(4路)
9、830mAFX2N-4DA4CH模拟量输出(4路)830mAFX2N-4AD-PT4CH温度传感器输入830mAFX2N-4AD-TC4CH热电偶温度传感器输830mA位置控制模块FX2N-1HC50KHz2相高速计数器890mAFX2N-1PG100Kpps高速脉冲输出855mA计算机通讯模块FX2N-232-IFRS232通信接口840mAFX2N-232-BDRS232通信接板-20mAFX2N-422-BDRS422通信接板-60mAFX2N-485-BDRS485通信接板-60mA特殊功能板FX2N-CNV-BD与FX0N用适配器接板-FX2N-8AV-BD容量适配器接板-20mAF
10、X2N-CNV-IF与FX0N用接口板815mA表6-4 FX2N系列使用的特殊功能模块环境温度使用时:0550C、储存时:-200C+700C环境湿度3589RH(不结露)使用时抗 振JIS C0911标准1055Hz 0.5mm(最大2G)3轴方向各2小时(但用DIN导轨安装时0.5G)抗 冲 击JISC0912标准10G3轴方向各3次抗噪声干 扰用噪声仿真器产生电压为1000VPP,噪声脉冲宽度为1s,周期为30100Hz的噪声,在此噪声干扰下PLC工作正常。耐压AC1500V1分钟所有端子与接地端之间绝缘电阻5M以上(DC500V兆欧表)接地第三种接地,不能接地时,亦可浮空使用环境无腐
11、蚀性气体,无尘埃表65FX2N一般技术指标表6-6 FX2N电源技术指标项 目F X2 N16MFX2N32M FX2N32EFX2N48M FX2N48EFX2N64M F X2 N80MF X2 N28M电源电压AC100240V 5060Hz 允许瞬间 断电时间对于10ms以下的瞬间断电,控制动作不受影响电源保险丝250V3.15A,520mm250V5A,520mm电力消耗/(VA)3540(32E 35)50(48E 45)6070100传 感器电 源无扩展部 件DC24V250mA以下DC24V460mA以下有扩展部 件DC5V 基本单元 290mA; 扩展单元 690mA表67
12、FX2N输入技术指标输入 电压 输入电流输入ON电流输入OFF电流输入阻抗输入 隔离 输入响应 时间X0007 X 0 1 0以内 X0007 X010以内X 0 007 X 0 1 0以内 X0007 X010以内DC24V 7mA 5mA4.5mA3.5mA1.5mA 1.5mA 3.3K4.3K光电 绝缘 060ms可变项目继电器输出晶闸管输出晶体管输出外部电源AC 250V,DC30V以下AC 85240VDC 530V最大负载电阻负载2A1点;8A/4点共享;8A/8点共享0.3A/1点0.8A/4点0.5A/1点0.8A/4点感性负载80VA15VAAC100V30VAAC200V
13、12W/DC24V灯负载100W30W1.5W/DC24V开路漏电流1mA/AC 100V2mA/AC 200V0.1mA以下/DC30V响应时间OFF到ON约10ms1ms以下0.2ms以下ON到OFF约10ms最大10ms0.2ms以下*电路隔离机械隔离光电晶闸管隔离光电耦合器隔离动作显示继电器通电时LED灯亮光电晶闸管驱动时LED灯亮光电耦合器隔离驱动时LED灯亮表68 FX2N输出技术指标第二节第二节 FX2N系列可编程控制器软组件及功能系列可编程控制器软组件及功能 可编程控制器的软组件从物理实质上来说就是电子电路及存储器。具有不同使用目的的软组件其电路也有所不同。考虑到工程技术人员的
14、习惯,常用继电器电路中类似器件名称命名。为了明确它们的物理属性,称它们为“软继电器”。从编程的角度出发,我们可以不管这些器件的物理实现,只注重它们的功能,在编程中可以像在继电器电路中一样使用它们。 在可编程控制器中这种“软组件”的数量往往是巨大的。为了区分它们的功能,不重复地选用,通常给软组件编上号码。这些号码就是计算机存储单元的地址。一、一、FX2N系列系列PLC软组件的分类、编号软组件的分类、编号 和基本特征和基本特征 FX2N系列PLC软组件有输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S、定时器T、计数器C、数据寄存器D和指针P、I、N八大类。 FX2N系列PLC软组件的编号分
15、为二部分,第一部分用一个字母代表功能,如输入继电器用“X”表示,输出继电器用“Y”表示,第二部分用数字表示该类软组件的序号。输入、输出继电器的序号为八进制,其余软组件序号为十进制。从软组件的最大序号可以了解可编程控制器可能具有的某类器件的最大数量。例如表69中输入继电器的编号范围为X000X267,为八进制编号,则可知道FX2N系列PLC的输入接点数最多可达到184点。这是以CPU所能接入的最大输入信号数量来表示的,并不是一台具体的基本单元或扩展单元所具有的输入接点的数量。 软组件的使用主要体现在程序中,一般可认为软组件和继电接触器类似,具有线圈和常开常闭触点。触点的状态随线圈的状态而变化,当
16、线圈通电时,常开触点闭合,常闭触点断开,当线圈断电时,常闭接通,常开断开。与继电接触器不同的是,一是软组件是计算机的存储单元,从本质上来说,某个组件被选中,只是这个组件的存储单元置1,未被选中的存储单元置0,且可以无限次地访问,可编程控制器的软组件可以有无数多个常开、常闭触点。二是作为计算机的存储单元,每个单元是一位,称为位组件,可编程控制器的位组件可以组合使用,表示数据的位组合组件及字符件,例如K2Y000,表示Y000Y007组合为一个8位的字符件。二、二、FX2N系列系列PLC软组件的地址号及功能软组件的地址号及功能(一)输入输出继电器X/Y 输入与输出继电器的地址号是指基本单元的固有地
17、址号和扩展单元分配的地址号,为八进制编号。其分配方法如表6-10所示。型号FX2N-16MFX2N-32MFX2N-48MFX2N-64MFX2N-80MFX2N-128M扩展时输输入继电器X000 X0078点X000 X01716点X000 X02724点X000 X03732点X000 X047 40点X000 X077 64点X000 X267184点输输出继电器Y000 Y0078点Y000 Y01716点Y000 Y02724点Y000 Y03732点Y000 Y047 40点Y000 Y077 64点Y000 Y267184点 输入端是PLC接收外部开关信号的端口,与内部输入继电
18、器之间是采用光电绝缘电子继电器连接的,有无数个常开、常闭触点,可以无限次使用,但输入继电器不能用程序来驱动。 输出端是PLC向外部负载发送信号的端口,与内部输出继电器(如继电器、双向晶闸管、晶体管)连接,输出继电器也有无数个常开、常闭触点,可以无限次使用。可编程控制器内部输入输出继电器与外部端子的功能与作用见图6-7所示。 COMX000X000X000X001Y000Y000COM1Y000M程序示例可编程控制器输入信号输入端子输出端子外部电源电机负载Y000X000常开触点常闭触点图6-7可编程控制器内部输入输出继电器与外部端子的功能与作用 可编程控制器在执行程序中,采用的是成批输入输出方
19、式(也称刷新方式),其过程如图6-8所示。输入滤波器与输出元器件的驱动时间及运算时间会造成响应滞后,但可以调节输入滤波时间。 (1)输入处理 PLC在执行程序前,将可编程控制器的整个输入端子的ONOFF状态读入到输入数据存储器中。 在执行程序中,即使输入变化,输入数据存储器的内容也不变,而要在下一个周期的输入处理时,才读入这种变化。 图6-8 可编程控制器循环执行程序的过程(2)程序处理 PLC根据程序存储器中的指令,从输入数据存储器和其它软组件的数据存储器中读出ONOFF状态,从0步起进行顺序运算,将结果写入数据存储器。 各软组件的数据存储器会随着程序的执行逐步改变其内容。输出继电器的内部触
20、点根据输出数据存储器的内容执行动作。(3)输出处理 所有命令执行结束时,向输出锁存存储器传送输出数据存储器的ONOFF状态,作为可编程控制器的实际输出。(二)辅助继电器M PLC内有很多辅助继电器,可分为普通用途、停电保持用途及特殊用途辅助继电器三大类,其地址号(按十进制)分配于表6-11所示。 需要说明的是,哪些辅助继电器具有停电保持功能可由用户在全部辅助继电器编号内自由设置,表6-11中有关编号范围的划分,只是PLC出厂时的一种设置。表6-11 辅助继电器地址分配表普通用途停电保持用途特殊用途停电保持用停电保持专用M0M4991500点M500M10232 524点供链路用总站分站:M80
21、0M899分站总站:M900M999M1024M307132048点M8000M8255256点 1.普通用途辅助继电器 普通用途辅助继电器的作用与继电器电路中的中间继电器类似,可作为中间状态存储及信号变换。辅助继电器线圈只能被PLC内的各种软组件的触点驱动。辅助继电器有无数的电子常开与常闭触点,在程序中可以无限次地使用,但是不能直接驱动外部负载,外部负载应通过输出继电器进行驱动。 普通用途辅助继电器与停电保持用的辅助继电器的比例,可通过外围设备设定参数进行调整。 2.具有停电保持用途的辅助继电器 如果在PLC运行过程中停电,输出继电器与普通辅助继电器都断开。再运行时,除了输入条件为ON(接通
22、)的以外,也都断开。但根据控制对象的不同,也可能需要记忆停电前的状态,再运行时将其再现的情况。停电保持用的辅助继电器就能满足这样的需要,利用PLC内的后备电池进行供电, 可以保持停电前的状态。 图6-9是停电保持继电器应用于滑块左右往复运动机构的例子。 滑块碰撞左边限位开关LS1时, X000ONM600=ON电机反转驱动滑块右行停电平台中途停止来电后再启动,因M600ON保持电机继续驱动滑块右行,直到滑块碰撞右限位开关LS2时,X001ON(右限位开关)M600OFF、M601ON电机反转驱动滑块左行。3特殊辅助继电器 PLC内有很多的特殊辅助继电器,按使用方式可分为二类。 (1)触点利用型
23、特殊辅助继电器 其线圈由PLC自行驱动,用户只能用其触点。这类特殊辅助继电器常用作时基、状态标志或专用控制组件出现的程序中。例如:M8000:运行监视器(在运行中接通) M8002:初始脉冲(仅在PLC运行开始时的第一个扫描周期接通) M8012:10ms时钟脉冲(2)线圈驱动型特殊辅助继电器 这类继电器由用户驱动线圈后(注意:又有驱动时有效和END指令实行后驱动有效两种情况),PLC作特定的运动。 例如:M8030:锂电池发光二极管熄灭指令 M8033:停止时保持输出 M8034:输出禁止 M8039:定时扫描 FX2N系列PLC特殊辅助继电器见书后附录A。注意:用户不可使用尚未定义的特殊辅
24、助继电器。(三)状态软元件S FX2N共有1000个状态软元件(也称状态继电器,简称状态),其分类、地址(以十进制数)编号及用途如表6-12所示。 类别组件编号数量用途及特点普1通用途供初始状态用S0S910用于状态转移图(SFC)的初始状态供退回原点用S10S1910在多运行模式控制中,用作返回原点的状态普通用途S20S499480用作状态转移图(SFC)中的中间状态停电保持用2S500S899400用于来电后继续执行停电前状态的场合信号报警用3S900S999100可作为报警组件使用 状态S是构成状态转移图(SFC)的基本要素,是对工序步进型控制进行简易编程的重要软元件,与步进阶梯图(ST
25、L)指令组合使用。 状态软元件与辅助继电器一样,有无数的常开触点与常闭触点,在PLC的程序内可随意使用,次数不限。如果不作步进状态程序中状态软组件,状态(S)可在一般的顺序控制程序中作辅助继电器(M)使用。 利用来自外围设备的参数设定,可改变普通用途与停电保持用状态的分配。 供信号报警器用的状态,也可用作外部故障诊断的输出。 (四)定时器 T 定时器相当于继电器电路中的时间继电器,可在程序中用于延时控制。FX2N系列可编程控制器中的定时器T有四种类型,其地址编号按十进制数分配,见表6-13所示。 100ms型型0.13276.7秒10ms型型0.01327.67秒1ms型积算型型积算型0.00
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