【电工资料】电气控制与plc实训教程电子教案(第四章)

【电工资料】电气控制与plc实训教程电子教案(第四章) 第第4章FX系列可编程控制器FX系列可编程控制器概述3.1FX系列可编程控制器的子系列3.2FX系列可编程控制器的基本组成3.3FX系列可编程控制器的软元件3.4FX系列可编程控制器的工作原理3.14.1FX系列可编程控制器概述4.1.1三菱小型PLC的发展历史4.1.2FX系列型号的含义FX系列PLC型号名称的含义如下FX (1) (2) (3) (4) (5)（ （1）系列序号如1S，1N，2N等；（ （2）I/O总点数10256；（ （3）单元类型M为基本单元，E为I/O混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；（ （4）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；（ （5）电源的形式4.1.3FX系列PLC的一般技术指标FX系列PLC的一般技术指标包括基本性能指标、输入技术指标及输出技术指标，其具体规定如表4- 1、表4-2及表4-3所示。 项目FX1S FX1N FX2N和FX2NC运算控制方式存储程序，反复运算I/O控制方式批处理方式（在执行END指令时），可以使用I/O刷新指令运算处理速度基本指令0.55微秒/指令0.7微秒/指令0.08微秒/指令应用指令3.7微秒/指令数百微秒/指令1.52微秒/指令数百微秒/指令程序语言逻辑梯形图和指令表，可以用步进梯形指令来生成顺序控制指令程序容量（EEPROM）内置2KB步内置8KB步内置8KB步，用存储盒可达16KB步指令数量基本、步进基本指令27条，步进指令22条应用指令85条89条128条I/O设置最多30点最多128点最多256点表44-11FX系列PLC的基本性能指标输入电压DC24V10%元件号X0X7其他输入点输入信号电压DC24V10%输入信号电流DC24V，7mA DC24V，5mA输入开关电流OFFON4.5mA3.5mA输入开关电流ONOFF1.5mA输入响应时间10ms可调节输入响应时间X0X17为0060mA（FX2N），其他系列0015m输入信号形式无电压触点，或NPN集电极开路输出晶体管输入状态显示输入ON时LED灯亮表44-22FX系列PLC的输入技术指标项目继电器输出晶闸管输出（仅FX2N）晶体管输出外部电源最大AC240V或DC30V AC85242V DC530V最大负载电阻负载2A/1点，8A/0.3A/1点，0.8A/0.5A/1点，0.8A/感性负载80VA，120/240V AC36VA/AC240V12W/24V DC灯负载100W30W0.9W/DC24V(FX1S)，其他系列1.5W/DC24V最小负载电压5V DC时2mA，电压24V DC时5mA（FX2N）2.3VA/240V AC-表44-33FX系列PLC的输出技术指标项目继电器输出晶闸管输出（仅FX2N）晶体管输出响应时间OFFON10ms1ms0.2ms；5ms（仅Y0，Y1）ONOFF10ms10ms0.2ms；5ms（仅Y0，Y1）开路漏电流-2.4mA/240V AC0.1mA/30V DC电路隔离继电器隔离光电晶闸管隔离光耦合器隔离输出动作显示线圈通电时LED亮续表4.2FX系列可编程控制器的子系列4.2.1FX1S系列PLC AC电源，24V直流输入DC24V电源，24V直流输入输入点数(漏型)输出点数继电器输出晶体管输出继电器输出晶体管输出FX1S-10MR-001FX1S-10MT-001FX1S-10MR-D DFX1S-10MT-D D6644FX1S-14MR-001FX1S-14MT-001FX1S-14MR-D DFX1S-14MT-D D8866FX1S-20MR-001FX1S-20MT-001FX1S-20MR-D DFX1S-20MT-D D1288FX1S-30MR-001FX1S-30MT-001FX1S-30MR-D DFX1S-30MT-D D1614表44-44FX1S系列的基本单元4.2.2FX1N系列PLC AC电源，24V直流输入DC电源，24V直流输入输入点数输出点数继电器输出晶体管输出继电器输出晶体管输出FX1N-24MR-001FX1N-24MT-001FX1N-24MR-D DFX1N-24MT-D D1410FX1N-40MR-001FX1N-40MT-001FX1N-40MR-D DFX1N-40MT-D D2416FX1N-60MR-001FX1N-60MT-001FX1N-60MR-D DFX1N-60MT-D D3624表44-55FX1N系列的基本单元44.22.33FX22N N系列PLC AC电源，24V直流输入DC电源，24V直流输入输入点数输出点数继电器输出晶体管输出继电器输出晶体管输出FX2N-16MR-001FX2N-16MT-001-8888FX2N-32MR-001FX2N-32MT-001FX2N-32MR-D DFX2N-32MT-D D1616FX2N-48MR-001FX2N-48MT-001FX2N-48MR-D DFX2N-48MT-D D2424FX2N-64MR-001FX2N-64MT-001FX2N-64MR-D DFX2N-64MT-D D3232FX2N-80MR-001FX2N-80MT-001FX2N-80MR-D DFX2N-80MT-D D4040FX2N-128MR-001FX2N-128MT-001-6464表44-66FX2N系列的基本单元4.2.4FX2NC系列PLC4.2.5FX系列扩展单元、扩展模块DC电源，24V直流输入输入点数输出点数继电器输出晶体管输出FX2NC-16MR-T TFX2NC-16MT8888-FX2NC-32MT1616-FX2NC-64MT3232-FX2NC-96MT4848表44-77FX2NC系列的基本单元4.3FX系列可编程控制器的基本组成4.3.1硬件PLC硬件主要由中央处理单元、存储器、输入单元、输出单元、电源单元、编程器、扩展接口、编程器接口和存储器接口组成，其结构框图如图4-1所示。 图44-1FX系列PLC的结构框图4.3.2软件PLC是一种工业计算机，不光要有硬件，软件也必不可少。 4.4FX系列可编程控制器的软元件4.4.1PLC的软元件概述PLC内部有许多具有不同功能的元件，实际上这些元件是由电子电路和存储器组成的。 4.4.2FX2N的软元件1输入继电器（X）2输出继电器（Y）3辅助继电器（M）4状态继电器S5定时器T6计数器C7数据寄存器（D）8变址寄存器9指针（P/I）指针（P/I）包括分支和子程序用的指针（P）以及中断用的指针（I）。 10常数常数K用来表示十进制常数，常数H用来表示十六进制常数。 4.5FX系列可编程控制器的工作原理4.5.1扫描工作方式PLC有运行（RUN）与停止（STOP）两种基本的工作模式。 1内部处理阶段2通信服务阶段3输入处理阶段4程序处理阶段5输出处理阶段图图4-13PLC的扫描工作过程外部负载断电，停止工作。 PLC的输入处理、程序处理和输出处理的工作方式如图4-13所示。 图44-13PLC的扫描工作过程的扫描工作过程循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别，PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。 4.5.2扫描周期4.5.3输入/输出滞后时间输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。 实训课题2FX系列PLC的硬件实训8FX-20P-E手持编程器的操作 一、实训目的（ （1）了解手持式编程器的结构及作用；（ （2）掌握FX-20P-E手持编程器的操作。 二、实训器材（ （1）可编程控制器1套（包括FX2N-48MR的的PLC主机1个、FX-20P-E编程器1个、FX-20P-CAB型电缆1根）；（ （2）电工常用工具1套；（ （3）导线若干。 三、实训指导1编程器的概述写入、读出、插入、删除、修改、检查，也能对PLC的运行状况进行监视。 2FX-20P-E型手持式编程器的组成FX-20P-E型手持式编程器主要包括以下几个部件（ （1）FX-20P-E型编程器；（ （2）FX-20P-CAB型电缆；（ （3）FX-20P-RWM型ROM写入器；（ （4）FX-20P-ADP型电源适配器；（ （5）FX-20P-E-FKIT型接口，用于对三菱的Fl、F2系列PLC编程。 图44-17FX-20P-E E型手持式编程器型手持式编程器3FX-20P-E型编程器的面板布置（ （1）LED显示屏（ （2）功能键4编程器工作方式选择（ （1）编程器的工作方式FX-20P-E型编程器具有在线（ONLINE，或称连机）编程和离线（OFFLINE，或称脱机）编程两种工作方式。 图图4-19编程器上电后显示的内容（ （2）编程器的工作方式选择FX-20P-E型编程器上电后，其LED屏幕上显示的内容如图4-19所示。 其中闪烁的符号“”指明编程器目前所处的工作方式。 可供选择的工作方式共有7种，它们依次是图44-19编程器上电后显示的内容OFFLINE MODE进入脱机编程方式。 PROGRAM CHCEK程序检查。 DATA TRANSFER；数据传送。 PARAMETER对PLC的用户程序存储器容量进行设置，还可以对各种具有断电保持功能的软元件的范围以及文件寄存器的数量进行设置。 XYMNOCONV修改X，Y，M的元件号。 BUZZER LEVEL蜂鸣器的音量调节。 LATCH CLEAR复位有断电保持功能的软元件。 5程序的写入在写入程序之前，一般要将PLC内部存储器的程序全部清除（简称清零）。 清零框图如下图所示，RD/WR RD/WR NOPA GOGO写入功能NOP成批写入（ （1）基本指令的写入基本指令有3种情况是仅有指令助记符，不带元件；是有指令助记符和一个元件；是指令助记符带两个元件。 写入上面3种种基本指令的操作框图如图4-21所示。 图44-21写入基本指令的操作例如，要将图4-22所示的梯形图程序写入到到PLC中，可进行如下操作。 图44-22梯形图之一（ （2）功能指令的写入写入功能指令时，按FNC键后再输入功能指令号，输入功能指令号有两种方法一是直接输入指令号；二是借助于HELP键键的功能，在所显示的指令一览表上检索指令编号后再输入。 功能指令写入的基本操作如图4-23所示。 图44-23功能指令输入的基本操作图44-24梯形图之二例如，写入功能指令MOV KlX10Z0D1，其键操作如下（ （4）NOP的成批写入在指定范围内，将NOP成批写入的基本操作如图4-25所示。 图44-25NOP成批写入的基本操作例如，在1014步到1024步范围内成批写入NOP的操作和显示如下例例1在连机方式下，输入下列指令，并观察其运行结果。 LD X0，OR M0，ANI T1，OUT M0，OUT T0K5，OUT T1K10，LD M0，ANI T0，OUT Y0，END。 6程序的读出把已写入到PLC中的程序读出这是常有的事。 读出方式有根据步序号、指令、元件及指针等几种方式。 （ （1）根据步序号读出指定步序号，从PLC用户程序存储器中读出并显示程序的基本操作如图4-26所示。 图44-26根据步序号读出的基本操作例如，要读出第55步的程序，其操作步骤如下（ （2）根据指令读出指定指令，从PLC用户程序存储器中读出并显示程序的基本操作如图4-27所示。 图44-27根据指令读出的基本操作例如，要读出指令PLS M104的操作如下（ （3）根据指针读出指定指针，从PLC的用户程序存储器中读出并显示程序的基本操作如图4-28所示。 图44-28根据指针读出的基本操作例如，读出指针号为3的标号的操作如下（ （4）根据元件读出指定元件符号和元件号，从PLC用户程序存储器中读出并显示程序的基本操作如图4-29所示。 图44-29根据元件读出的基本操作例如，读出Y123的操作如下例例2在例1的基础上读出程序。 7程序的修改在指令输入过程中，若要修改，可按图4-30所示的操作进行。 图44-30修改程序的基本操作（ （1）按GO键前的修改例如，输入指令OUT T0K10，确认前（按GO键前），欲将K10改为D9，其操作如下（ （2）按GO键后的修改若确认后（已按GO键），上例的修改操作如下（ （3）整条指令的改写在指定的步序上改写指令。 例如，在100步步上写入指令OUT T50K123，其操作如下如需改写在读出步数附近的指令，将光标直接移到指定处。 例如，第100步的M0V（P）指令元件K2X1改写为KlX0的操作如下例例3在例2的基础上练习如何修改程序。 8程序的插入插入程序操作是根据步序号读出程序，在指定的位置上插入指令或指针，其操作如图图4-31所示。 图44-31插入的基本操作例如，在200步前插入指令AND M5的操作如下例例4在例2的基础上插入ANI X1（在ANI T1指令前），并观察其运行情况。 9程序的删除删除程序分为逐条删除、指定范围删除和全部部NOP指令的删除几种方式。 （ （1）逐条删除读出程序，逐条删除光标指定的指令或指针，基本操作如图4-32所示图44-32逐条删除的基本操作例如，要删除第100步的ANI指令，其操作如下（ （2）指定范围的删除从指定的起始步序号到终止步序号之间的程序成批删除的操作如图4-33所示。 图44-33指定范围删除的基本操作（ （3）全部NOP指令的删除将程序中所有的NOP一起删除的操作如下例例5在例4的基础上删除OR M0指令，并观察其运行情况。 10元件的监视（以下内容可安排在第5章章后学习）（ （1）元件监视所谓元件监视是指监视指定元件的ON/OFF状态、设定值及当前值。 元件监视的基本操作如图4-34所示。 图44-34元件监视的基本操作例如，依次监视X0及其以后的元件的操作和显示如图4-35所示。 图44-35监视X0等元件的操作及显示（ （2）导通检查根据步序号或指令读出程序，监视元件触点的导通及线圈动作，基本操作如图4-36所示。 图44-36导通检查的基本操作例如，读出126步作导通检查的操作如下（ （3）动作状态的监视利用步进指令，监视S的动作状态（状态号从小到大，最多为8点）的操作如下例例6在例4的基础上监视程序的运行情况。 图图4-37强制ON/OFF的基本操作11元件的测试（ （1）强制ON/OFF进行元件的强制ON、OFF的测试，先进行元件监视，然后进行测试功能。 基本操作如图4-37所示。 图44-37强制ON/OFF的基本操作例如，对Y100进行ON/OFF强制操作的操作如下（ （2）修改T、C、D、Z、V的当前值先进行元件监视后，再进入测试功能，修改改T、C、D、Z、V的当前值的基本操作如图图4-38所示。 图44-38修改T T、C C等当前值的基本操作将将32位计数器的设定值寄存器（D 1、D0）的当前值K1234修改为K10，其操作如下（ （3）修改T、C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。 基本操作如图4-39所示。 图44-39修改T T、C C设定值的基本操作若将T5的设定值K300修改为K500，其操作如下若将T10的设定值D123变更为D234，其操作如下将第251步的OUT T50指令的设定值K1234变更为K123，其操作如下例例7在例4的基础上测试元件的运行情况。 12离线方式（ （1）离线时的功能FX-20P-E编程器（HPP）本身有内置的RAM存储器，所以，它具有下述功能在OFF LINE状态下，HPP的键盘所键入的程序，只被写入HPP本身的RAM内，而非写入PLC主机的RAM。 PLC主机的RAM若已输入了程序，就可以独立执行已有的程序，而不需HPP。 此时不管主机在RUN或STOP状态下，均可通过HPP来写入、修改、删除、插入程序，只是它无法自行执行程序的动作。 HPP本身RAM中的程序是由HPP内置的大电容器来供电的，但它离开主机后程序只可保存3天（须与主机连接超过一个小时以上），3天后程序会自然消失。 HPP内置的RAM可与PLC主机的RAM存储盒的8KB RAM/EPROM/EEPROM相相互传输程序，也可传输至HPP附加的ROM写入器内（需要时另外购买FX-20PRWM）。 （ （2）离线时的工作方式选择在离线方式下，按OTHER键，即进入工作方式选择的操作，可供选择的工作方式共有有7种，其中PROGRAM CHECK、PARAMETER、XYMNOCONV、BUZEER LEVEL与ON LINE相同，但在OFF LINE时它只对HPP内的RAM有效。 （ （3）HPPFX主机间的传输（OFFLINE MODE）HPP会自动判别存储器的型号，而出现下列列4种存储体模式的画面。 主机未装存储卡盒HPPFX-RAM将HPP内的RAM传输至至FX主机的RAM；HPPFX-RAM将FX主机的RAM传输至至HPP的RAM；HPP FX-RAM执行两者的程序比较。 主机加装8KB RAM（CS RAM）存储卡盒时HPPFX CSRAM将HPP内的RAM传传输至FX主机的CSRAM；HPPFX CSRAM将FX主机的CSRAM传输至HPP的RAM；HPP-FX CSRAM执行两者的程序比较。 主机安装EEPROM存储卡盒时HPPFX EEPROM将HPP内的RAM传输至FX主机的