第十一章 三菱FX系列PLC.ppt

11 fx系列plc性能简介 11.1.1 三菱电机公司小型plc的发展历史 三菱电机公司20世纪80年代推出的f系列小型plc在90年代初被f1系列和f2系列取代，f1系列在我国曾经有很高的市场占有率。其后的fx2系列在硬件和软件功能上都有很大的提高，后来推出的fx0、fx0s、fxon和fx2n等系列实现了微型化和多品种化，可以满足不同用户的需要。f1系列和fx2系列早已属,于淘汰产品，三菱电机现在的fx系列产品样本中仅有fx1s、fx1n、fx2n和fx2nc这4个子系列，与过去的产品相比，在性能价格比上又有明显的提高。 fx系列的适应面广，fx2n和fx2nc最多可以扩展到256个i/o点，并且有很强的网络通信功能，能够满足大多数要求较高的系统需要，fx系列是国内使用最广泛的plc系列产品之一，在此仅以fx1s、fx1n、fx2n和fx2nc系列作为主要讲授对象。,11.1.2 fx系列plc的特点 1、体积极小的微型plc fx1s、fx1n和fx2n系列plc的高度为90mm，深度为75mm（fx1s和fx1n系列）和87mm（fx2n和fx2nc系列），fx1s-14m（14个i/o点的基本单元）的底部尺寸仅为90mm60mm，相当于一张卡片大小，很适合于在机电一体化产品中使用。内置的dc 24v电源可以作输入回路的电源和传感器的电源。,2、先进美观的外部结构 三菱公司的fx系列plc吸收了整体式和模块式plc的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同宽度不同。它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。 3、提供多个子系列供用户选用 fx1s、fx1n和fx2n的外观、高度、深度差不多，但是性能和价格有很大的差别（见表1）,表1 fx1s、fx1n、fx2n和fx2nc的性能比较,fx1s的功能简单实用，价格便宜，用于小型开 关量控制系统，最多30个i/o点，有通信功能；fx1n 最多可以配置128个i/o点，用于要求较高的中小型系 统；fx2n的功能最强，可以用于要求很高的系统； fx2nc的结构紧凑，基本单元有16点、32点、64点 和96点4种，可以扩展到256点，有很强的通信功能。 由于不同的系统可以选用不同的子系列，避免了功 能的浪费，使用户能用最少的投资来满足系统的要求。,4、灵活多变的系统配置 fx系列plc的系统配置灵活，用户除了可以选用不同的子系列外，还可以选用多种基本单元、扩展单元和扩展模块，组成不同i/o点和不同功能的控制系统，各种配置都可以得到很高的性能价格比。fx系列的硬件配置就像模块式plc那样灵活，因为它的基本单元采用整体式结构，又具有比模块式plc更高的性能价格比。,功能扩展板可以安装在plc的基本单元内，这种功能扩展板的价格非常便宜（300元左右）。功能扩展板有以下品种：4点开关量输入板、2点开关量输出板、2路模拟量输入板、1路模拟量输出板、8点模拟量调整板、rs-232c、rs-485和rs-422通信接口板。 微型显示模块fx1n-5dm的价格便宜，报价仅300多元，可以直接安装在fx1s和fx1n上，它可以,显示实时钟的当前时间和错误信息，可以对定时器、计数器和数据寄存器等进行监视，对设定值进行修改。 fx系列还有许多特殊模块，例如模拟量输入输出模块、热电阻/热电偶温度传感器用模拟量输入模块、温度调节模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、定位控制器、可编程凸轮开关、cc-link接口模块、melsec远程i/o连接系统主站模块、as-i,主站模块、devicenet接口模块、profibus接口模块、rs-232c通信接口模块、rs-232c适配器、rs-485通信板适配器、rs-232c/rs-485转换接口等。 fx系列plc还有很多规格的数据存取单元，可以用来修改定时器、计数器的设定值和数据寄存器的数据，也可以用来作监控装置，有的显示字符，有的可以显示画面。,5、功能强，使用方便 fx系列的体积虽小，却具有很强的功能。它内置高速计数器，有输入输出刷新、中断、输入滤波时间调整、恒定扫描时间等功能，有高速计数器的专用比较指令。使用脉冲序列输出功能，可以直接控制步进电动机。脉冲宽度调制功能可以用于温度控制或照明灯的调光控制。它可以设置8位数字密码，以防止用户程序被误改写或盗用。,fx系列的基本单元和扩展单元一般采用插接式的接线端子排，更换单元方便快捷。 fx1s和fx1n系列plc使用eeprom，不需要定期更换锂电池，成为几乎不需要维护的电子控制装置；fx2n的系列使用带电池后备的ram、eprom和eeprom储存器卡盒。 fx1s和fx1n系列plc有两个内置的设置参数用的小电位器，fx2n和fx1n系列可以选用有8点模拟设定功能的功能扩展板，用螺钉旋具调节设定值。,fx系列plc可以在线修改程序，可以用调制解调器和电话线实现远程监视和编程，元件注释可以存储在程序存储器中。,11.1.3 fx系列plc的型号 fx系列plc型号名称的含义如下： fx 子系列名称，例如1s、1n、2n等。 输入输出的总点数。, 单元类型：m为基本单元，e为输入输出混合扩展单元与扩展模块，ex为输入专用扩展模块，ey为输出专用扩展模块。 输出形式：r为继电器输出，t为晶体管输出，s为双向晶闸管输出。 电源和输入、输出类型等特性：d和ds为dc 24v电源；dss为dc 24v电源，源晶体管输出；es为交流电源；ess为交流电源，源晶体管输出；ua1为ac电源，ac输入。,例如fx1n60mt-d属于fx1n系列，是有60个i/o点的基本单元，晶体管输出型，使用dc 24v电源。,11.1.4 fx系列plc的一般技术指标 fx系列plc的输入、输出技术指标见表2： 表2 fx系列plc的输入技术指标,表3 fx系列plc输出技术指标,11.1.5 fx1s系列plc fx1s系列plc是用于极小规模系列的超小型plc，可以降低成本。如表所示，该系列有16种基本单元，1030个i/o点，用户存储器（eeprom）容量为2000步。fx1s可以使用一块i/o点扩展板、串行通信扩展板或模拟量扩展板，可以同时安装显示模块和扩展模块，有两个内置的设置参数用的小电位器。同时可以输出2点100khz的高速脉冲，有7条特殊的定位指令。,通过通信扩展板可以实现多种通信和数据链接，例如rs-232c、rs-422和rs-485通信，n:n链接、并行链接和计算机链接。 表4 fx1s系列的基本单元,11.1.6 fx1n系列plc 如下表5 fx1n系列plc有13种基本单元，可以组成14128个i/o点的系统，并能使用特殊功能模块、显示模块和扩展板。用户存储器容量为8000步，有内置的实时钟。 pid指令用于实现模拟量闭环控制，一个单元可以同时输出2点100khz的高速脉冲，有7条特殊的定位指令，有两个内置的设置参数用的小电位器。,通过通信扩展板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接，例如cc-link，as-i网络，rs-232c、rs-422和rs-485通信，n:n链接、并行链接、计算机链接和i/o链接。表5 fx1n系列基本单元,11.1.7 fx2n系列plc fx2n是fx系列中功能最强、速度最高的微型plc。它的基本指令执行时间高达0.08s，内置的用户存储器为8k步，可以扩展到16k步，最大可以扩展到256个i/o点，有多种特殊功能模块或功能扩展板，可以实现多轴定位控制。机内有实时钟， pid指令用于模拟量闭环控制。有功能很强的数学指令集，例如浮点数运算、开平方和三角函数等。每个fx2n基本单元可以扩展8个特殊单元（见表6）。,通过通信扩展板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接，例如cc-link、as-i、profibus、devicenet等开放式网络通信，rs-232c、rs-422和rs-485通信，n:n链接、并行链接、计算机链接和i/o链接。fx1n和fx2n系列带电源的i/o扩展单元如表7所示，扩展i/o模块如表8所示。,表6 fx2n 系列基本单元,表7 fx1n和fx2n 系列带电源的i/o扩展单元,表8 fx1n和fx2n 系列的扩展i/o模块,表2-8中的扩展模块可以用于fx1n、fx2n和fx2nc。此外输入扩展板fx1n-4ex-bd有4点dc24v输入，输出扩展板fx1n-2eyt-bd有2点晶体管输出，可以用于fx1s和fx1n。,11.1.8 fx2nc系列plc fx2nc系列plc具有很高的性能体积比和通信功能，可以安装到比标准的plc小很多的空间内。i/o型连接器可以降低接线成本，节约接线时间。i/o点数可以扩展到256点，最多可以连接4个特殊功能模块。利用内置的功能，可以控制两轴（包括插补功能）的运动，通过增加扩展单元可以控制多轴。,fx2nc的通信功能与fx2n的相同。fx2nc系列可以使用fx0n和fx2n的扩展模块。fx2nc系列基本单元如表9所示，扩展模块如表10所示。,表9 fx2nc 系列基本单元,表10 fx2nc 系列扩展模块,11.2 编程设备与人机接口 编程器用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。某些编程器还可以将用户程序写入eprom或eeprom中，各种编程器还可以用来监视系统运行的情况。 11.2.1 专用编程器 专用编程器由plc生产厂家提供，它们只能用于某一生产厂家的某些plc产品。现在的专,用编程器一般都是手持式的lcd（液晶显示器）字符编程器。它们不能直接输入和编辑梯形图程序，只能输入和编辑指令表程序。 手持式编程器的体积小，一般用电缆与plc相连。其价格便宜，常用来给小型plc编程，用于系统的现场调试和维修比较方便。 fx系列plc的手持式编程器fx-10p-e和fx-20p-e的体积小、重量轻、价格便宜、功能强。它,们采用液晶显示器，分别显示2行和4行字符。它们用指令表的形式生成和编辑用户程序，可以监视用户程序的运行情况。 一、 fx-20p-e简易编程器的使用 1、概述 fx-20p-e简易编程器（handy programming panel，简称hpp）适用于fx系列plc，也可以通过转换器fx-20p-e-fkit用于f系列plc。,fx-20p-e编程器有联机（online）和脱机（offline）两种操作方式。 （1）联机方式 编程器对plc的用户程序存储器进行直接操作、存取的方法。在写入程序时，若plc内未装eeprom存储器，程序写入plc内部ram，若plc内装有eeprom存储器，程序写入该存储器。 （2）脱机方式 脱机方式是对hpp内部存储器的存取方式。编制的程序先写入hpp内部的ram，再成批,地传送到plc的存储器中，也可以在hpp和rom写入器之间进行程序传送。 2、hpp的组成与操作面板 （1）hpp的组成 hpp由液晶显示屏（16字符4行，带后照明）、rom写入器等模块接口、安装存储器卡盒的接口，以及专用的键盘（功能键、指令健、软元件符号健、数字键）等组成。,hpp配有fx-20p-cab电缆（适用于fx2系列plc）和fx-20p-cabo电缆最早（适用于fx0系列plc），用来与plc连接；还有系统的存储卡，用来存放系统软件（在系统软件修改版本时更换）；其他如rom写入器模板、plc存储器卡盒等均为选用件。 （2）hpp的操作面板 hpp的操作面板如图1所示，键盘上各键的作用如下：,功能键 功能键有三个： 【rd/wr】（读出/写入） 【ins/del】（插入/删除） 【mnt/test】（监视/测试） 每个功能键均有两个功能并交替起作用；按一次时选择第1功能；再按一次，选择第2功能。,其他键 【other】在任何状态下按该键，将显示方 式项目单（菜单）选择画面。安装rom写入器模块时，在脱机方式项目单上进行项目选择。 清除键【clear】 如果在按【go】键以前（确认前）按此键，则清除键入的数据。此键也可以用于清除错误信息，恢复原来的画面。,帮助键【help】 显示功能指令一览表；在监视时，进行十进制数和十六进制数的转换，起到键输入时的辅助功能。 空格键【sp】 在输入时，用该键指定软元件的编号和常数。 步序键【step】 设定步序号时用此键。,光标键【】、【】 用此键来移动光标和提示符，指定当前元件的前一个或后一个地址号元件，作行滚动。 执行键【go】 此键用于指令的确认、执行，显示后面的画面（滚动）以及再检索。 指令、元件符号及数字键 共24个，都是双功能键（指令/元件符号及数字）,复用键，用于程序的输入、读出或监视。两种功能是根据当前所执行的操作自动进行切换，其中元件符号z/v、k/h、p/i交替起作用（反复按键时互相交换切换）。 3、hpp的操作过程 hpp的操作过程主要包括：操作准备、方式选择、编程、监视与测试等。 （1）操作准备 打开plc上部的插座盖板，将hpp所带的,fx-20p-cab型电缆（对fx2系列plc）接到plc的连接hpp专用插座上，并将左右两边的螺钉拧紧，然后接通plc电源。hpp本身不带电源，只能通过电缆由plc供电。 （2）方式选择 在方式选择时，用hpp的键操作进行联机/脱机方式的选择及功能选择。接通plc电源后，hpp显示屏上将显示如图2上部所示的画面，2秒钟后将自,动转入下一个画面。画面初始状态时，光标显示联机方式，按【go】健，则确认为联机方式。如选择脱机方式，将光标移到【off line】位置，再按【go】键。方式选择完后，再进行功能选择。 （3）编程 操作前，首先确认plc的【run/stop】开关为“stop”位置，然后在指定的范围内成批写入nop指令，将plc内部用户存储器的程序全部清除，再用编程器的编辑功能进行编程。,（4）监视 监视功能是通过hpp的显示屏监测和确认联机方式下plc的动作和控制状态。如指定元件的on/off状态，t、c、d及文件寄存器的设定值和当前值。 （5）测试 测试功能是由hpp对指定元件的触点和线圈进行强制on/off，以及进行常数变更。,4、编程操作 以下分别说明在联机方式下，程序读出、写入、插入、删除等操作方法。在联机方式下，是直接对plc内部的用户程序存储器进行操作，所以编程结束后，不必再向plc传送。在编程操作时，hpp显示屏上显示的图画如图3所示。按功能键或【other】键，可切换到其他功能或项目单。,编程时按指令清单进行。基本逻辑指令和步进指令在hpp上有对应的指令键，但没有逐一对应的功能指令健，需通过【fnc】和数字、字母键键入。 （1）读出 在联机方式下，当plc处于run状态时，只能根据步序号读出指令；plc处于stop状态时，还可根据指令、元件以及指针读出指令。在脱机,方式下，不管plc处于“run”状态还是“stop”状态，所有读出方式有效。 根据步序号读出 指定步序号，从用户程序存储器中读出并显示程序，其基本操作如图4所示。 例如：读出第55步的程序指令，其操作步骤如下：rd功能下step55go。,hpp以指定的步序号指令为第1行，读出并显示4行程序。若反复按【go】键，则显示指令的第5行以后的画面并滚动进行。,根据指令读出 plc处于stop状态时，指定指令，从用户程序存储器读出并显示程序，其基本操作如图5所示。,例如：读出指令pls m104，操作如下： rd功能下plsm104go。 hpp从0步依次搜索所指定的指令，并显示以最先搜索到的指令为首行的4行程序；反复按【go】键，从所搜索出的的下一步开始，搜索同样指令，若没有发现指定的指令，则显示“no found”信息。,根据指针读出 当plc处于stop状态时，指定指针，从用户程序存储器中读出并显示程序，其基本操作如图6所示： 例如：读出指针编号为3的标号，其操作步骤如下：rd功能下p3go。,根据元件读出 plc处于stop状态时，指定元件符号和地址号，从用户程序存储器中读出并显示程序，其基本操作如图7所示。例如：读y100，其操作为：rd功能下sp y 1 0 0 go。,（2）写入 写入操作有基本指令、功能指令、元件、指针标号等的输入。 基本指令的写入 基本指令（含步进指令）的写入的基本操作如图8所示。,图8 基本指令的写入操作,例1：写入orb指令，其操作为： wr功能下orb go。 例2：写入ld x0指令，其操作为： wr功能下ld x 0 go。 例3：写入out t100 k19指令，其操作为： wr功能下out t 1 0 0 sp k 1 9 go。,在指令输入过程中，如需要修改，可按图9所示的操作进行。 例如，输入指令out t0 k10，按【go】键前（确认前），欲将k10改为d9， 其操作为：wr功能下out t 1 0 sp k 1 0 cleard 9 go。,如在确认后（按【go】键后）修改上例，其操作为： wr功能下out t 1 0 sp k 1 0 go d 9 go。,功能指令的输入 在写入功能指令时，先按【fnc】键，再写入功能指令编号，不能像输入基本指令那样，使用元件符号键。 写入功能指令编号有两种方法：直接输入指令编号，或借助于【help】键的功能，在所显示的指令一览表中检索指令编号，再写入。功能指令写入的基本操作如图10所示。,例如：输入d mov p d0 d2指令，用直接 输入功能指令编号的方法，操作为： wr功能下fnc d 1 2 p sp d 0 sp d 2 go。 元件和指针的输入 在基本指令和功能指令的输入中，往往设计到元件的输入。例如：写入mov k1 x10z d1指令，其操作为：wr功能下fnc 1 2 2 sp k 1 x 1 0 z sp d 1 go。,程序中的p（指针）、i（中断指针）作为标号使用时，其输入方法和指令相同。 例如：写入标号编号为p5，其操作为： wr功能下p 5 go。 程序的修改 在指定的步序上修改指令。例如，在第100步上写入指令out t50 k30，其操作为：,rd功能下step 1 0 0 go wr功能下out t 5 0 sp k 3 0 go。 如果要修改功能指令中的操作数，读出该操作数后，将光标移到欲修改的操作数所在的行，然后修改该行的参数。 nop成批写入 在指定范围内，将nop成批写入，其操作如图11所示。,例如：在1000步到1024步范围内成批写入nop，其操作为： wr功能下找到1000步nopk 10 2 4 go。 nop全部写入 nop全部写入即将plc内部原程序清除，其操作为：wr功能下 nop a go go。,（3）插入如果需要在某条指令之前插入一条指令，按照前述指令读出的方法，先将某条指令显示在屏幕上，光标指向该指令（无步序号的行不能插入），然后按【ins/del】键，使编程器处于i（插入ins）工作方式，接着按照指令写入的方法，将该指令写入，按【go】键后写入的指令插在原指令之前，后面的指令依次向后推移，其操作如图12所示。,例如：在200步前面插入指令and m5，其操作为： 读出200步指令ins功能下andm 5go。 （4）删除 删除可分为逐条删除、指定范围删除和nop的成批删除。,逐条删除 按照指令读出的方法，逐条删除用光标指定的指令或指针，其基本操作如图13所示。 例如：删除第100步的or指令，其操作为： 读出100步指令del功能下 go。,指定范围的删除 将指定的起始步序号到终止步序号之间的程序成批删除，其操作如图14所示： nop的成批删除 其操作为：del功能下nop go。,5、监视/测试操作 使用hpp可以对位编程元件的状态和字编程元件内的数据进行监视和测试。 监视功能可监视和确认联机方式下plc编程元件的动作和控制状态，包括对编程元件的监视和对基本逻辑运算指令通/断状态的监视。 测试功能是由hpp对plc的位元件的触点和线圈进行强制on/off以及常数的修改，包括修改t、,c、d、z、v的当前值和t、c的设定值，文件寄存器的写入等内容。 （1）元件监视 元件监视即监视指定元件的on/off状态、设定值及当前值，其操作如图15所示。,例如，依次监视x0及其以后的元件，其操作和显示如图16所示。 按【mnt】键后，按【sp】键，键入元件符号及编号。 按【go】键，根据有/无标记，监视所键入元件的on/off状态（见图16）。如果编程元件左侧有“”，表示该编程元件处于on状态；如果没有，表示它处于off状态。最多可监视8个元件。,通过按【】、【】键，监视前后元件的on/off状态。 （2）导通检查 在监视状态下，根据步序号或指令读出指令，可监视指令中元件触点的通/断和线圈动作状态，其操作如图17所示。 例如：读出地126步，作导通检查，其操作和显示如图18所示。,读出以指定步序号为首的4行指令，根据各行 是否显示“”，就可以知道触点和线圈的状态。但是对定时器和计数器来说，若out t或out c指令所在行显示“”仅表示定时器或计数器分别处于定时或计数工作状态（其线圈“通电”），并不表示其输出常开触点接通。 （3）活动状态的监视 用指令或编程元件的测试功能使m8047,（stl监视有效）为on，先按【mnt/test】键，使编程器处于m工作方式，再按【stl】键和【go】键，可以监视最多8点为on的状态器s，它们按元件号从大到小的顺序排列。可监视状态器的范围：s0s899（当m8049为on，可监视s900s999），如m8047不处于on时，则状态监视无效。,（4）强制on/off 元件的强制on/off，先进行元件监视，而后进行测试功能，其基本操作如图19所示。 （5）修改t、c的设定值 元件监视或导通检查后，转到测试功能，可修改t、c的设定值。其