第3章-FX2型可编程控制器.ppt

第3章FX2型可编程控制器,本章将以日本三菱FX2系列超小型PLC为例，介绍PLC的系统及使用的元器件。3.1系统配置系统配置有基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊功能模块。基本单元内由CPU、存储器和输入输出(I/O)、电源等组成。每个PLC控制系统必须具有一个基本单元。扩展单元中备有电源；而扩展模块内部无电源，由基本单元和扩展单元提供；可利用扩展单元或扩展模块来增加I/O点数，从而灵活地改变系统的输入、输出I/O点数比例；利用特殊功能单元来增加PLC的控制功能。FX系列PLC系统最大I/O点数为256点。下表列出了三菱小型PLC基本性能表。,系列基本单元和扩展单元型号及含义：(P38)-特殊品种的区别输出形式单元类型I/O总点数系列序号系列序号：0、2、ON、2C，比如：FX1、FX2、FXONI/O总点数：14256单元类型：M：表示基本单元,E：表示扩展单元及扩展模块，EX：扩展输入单元，EY：扩展输出单元输出形式：R：继电器输出，T：晶体管输出，S晶闸管输出,例3-1：请说出下列PLC型号的含义：FX-40MR、FX-8EYR。解：FX-40MR表示为FX系列，I/O总点数为40点，该模块为基本单元，采用继电器输出。FX-8EYR表示该模块为FX系列有8个继电器输出的扩展模块。注意：(PLC的输出形式的三种：继电器输出(2A/点)；晶体管输出(0.5A/点);晶闸管输出(0.3A/点)。I/O配置：见表3-2(P38),特殊品种区别：D-DC电源，DC输入A-AC电源，AC输入H-大电流输出扩展模块(1A1点)V-立式端子排的扩展模块F-输入滤波器1ms的扩展模块L-TTL输入型扩展模块S-独立端子(无公共端)扩展模块,3.2FX2系列可编程控制器的元器件PLC的继电器、定时器、计数器等为软器件，它们并不是实际的物理实体，称它们为“软输入/输出继电器”、“软定时器”、“软计数器”等。在使用时上述器件都必须用编号来加以识别。方法是：每个编程元件(软器件)的编码由字母和数字组成。在用扩展单元或扩展模块增加I/O点数时，扩展单元和扩展模块的输入输出继电器编号是按其紧靠的单元开始连续编号的。,1、编号与数量：X0X177FX2系列的最多可达128点，输入继电器的地址编号采用八进制。,3.2.1输入继电器(x),2、PLC输入等效图：,可编程控制器输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。输入继电器是接收机外信号的窗口。,图输入继电器等效电路,3、PLC输入电路图：,3、PLC输入电路图：,SB,4、特点：,(1).从使用来说,输入继电器的线圈只能由机外信号驱动.在梯形图中只能有输入继电器的触点，而不能出现输入继电器的线圈。(2).输入端子连接的输入继电器是光电隔离的继电器，其常开和常闭触点(软接点)的使用次数不限。(3).输入继电器的编号与接线端子的编号一致，线圈的吸合与释放只取决于PLC输入端子所连外部设备的状态(由外部信号来驱动)，不能用程序驱动。(4).PLC的输入形式有直流输入和交流输入两种。直流输入又可分为共阳型(公共端为直流电源的正极)和共地型(公共端为直流电源的负极)两种。(5).一般输入电路的时间常数小于10ms。(6).输入特性表：见书P40,3.2.2输出继电器(Y),1、编号与数量：Y0Y177，FX2系列最多可达128点。,可编程控制器输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。输出继电器是PLC中惟一具有外部触点的继电器。输出继电器可通过外部接点接通该输出口上连接的输出负载或执行器件。输出继电器的线圈只能由程序驱动,输出继电器的内部常开常闭触点可作为其他器件的工作条件出现在程序中。输出继电器的地址编号采用八进制,2、输出形式：主要有三种形式：(P41),a)继电器输出b)晶体管输出C)晶闸管输出,2、输出形式：主要有三种形式：(P41),a)继电器输出,2、输出形式：主要有三种形式：(P41),b)晶体管输出,直流,2、输出形式：主要有三种形式：(P41),C)晶闸管输出,各种输出形式的优缺点：(1)继电器输出继电器输出型是最常用的一种。PLC用固态继电器作为继电器输出元件。当CPU有输出时，接通或断开输出电路的继电器线圈，继电器的接点闭合或断开，通过该接点控制外部负载电路的通断，并实现与外部负载电路的电气隔离。继电器输出型在AC250v以下电路电压时可驱动的负载为：纯电阻负2A点；感性负载80vA以下。它耐受电压范围宽，导通压降小，价格便宜。既可以控制交流负载，也可控制直流负载。但其机械触点寿命短，转换频率低响应时间平均为10ms，触点断开时有电弧产生，容易产生干扰。,（2）晶体管输出是无触点输出，它通过光电耦合器使晶体管截止或饱和，以控制外部负载电路，并同时对PLC内部电路和输出电路进行光电隔离。晶体管输出型每个输出点电流0.5A，但是有温度上升限制，每4点输出总电流不得大于0.8A(每点0.2A)。它寿命很长，没有噪声，可靠性高，可以高速通断频率响应快，响应时间为0.2ms，能满足一些直流负载的特殊要求。如直流电机、电器和高速电磁阀的驱动等。价格高，过载能力差。,（3）晶闸管输出：晶阐管输出也是无触点输出，它采用光触发型双向晶闸管。每个输出点可有0.3A电流。响应速度快，响应时间为1ms下，寿命长，可驱动交流负载。负载能力较差。,3、输出接线图(P42)：,断路器,图3-5应作如下修改,3.3计时/计数器,3.3.1计时器(T),计时器在PLC中的作用相当于一个时间继电器，它有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器以及无限个触点。,PLC内计时器是根据时钟脉冲累积计时，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms三档，当所计时时间到达设定值时，输出触点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数k作为设定值，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值。设定值K在132767之间,1、常规型计时器T0T245,100ms定时器：T0T199共200点，每个定时器设定值范围0.13276.7s；10ms定时器：T200T245共46点，每个设定值范围0.01327.67s。,计时器的工作原理,T200,图36计时器的工作原理,图3-6应作如下修改,应用举例：a)通电延时控制b)断电延时控制,a)通电延时控制,b)断电延时控制,1）一个驱动输入端。2）线圈得电，开始计时；当前值等于设定值时，动作，且当前值不变；线圈断电当前值归零，复位。,2、积算计时器T246T255,1ms积算定时器：T246T249共4点，每点设定值范围为0.00132.767s,100ms积算定时器：T250T255共6点，每点设定值范围为0.13276.7s,有失电保持功能,积算计时器的工作原理,图积算计时器的工作原理图,T250,比较器,积算定时器的动作过程图,K345,34.5s,1）一个驱动输入端。一个复位输入端。2）线圈得电，开始计时；当前值等于设定值时，动作，且当前值不变；线圈断电当前值不变。有复位信号时，当前值归零，复位。,3.计时器触点的动作时序：计时器在其线圈被驱动后开始计时，到达设定值后在执行第一个线圈指令时，输出触点动作。由于设定的时间不可能正好为扫描周期的整数倍，所以实际的计时器输出触点的动作可能要滞后一个扫描周期(计时误差)。如下图表示：,理想状态时计时器的动作时序图：,3.3.2计数器(C)FX系列PLC中有内部计数器和高速计数器（外部）两种。内部计数器是在执行扫描操作时对内部器件(如X、Y、M、S、T和C)的脉冲信号进行计数的计数器，其接通时间和断开时间比CPU的扫描周期稍长，其输入信号频率为几个扫描周期每秒。它有16位的递增计数器和32位的增减计数器两种。高速计数器用于对外部脉冲信号进行计数,其设定值K在132767之间。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。,通用型：C0C99共100点,断电保持型：C100C199共100点,1、16位递增计数器,加计数器的动作过程示例,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,X010,X011,Y000,当前数据,1）一个计数信号输入端。一个复位输入端。2）当前值等于设定值时，动作，且当前值不变；有复位信号时，当前值归零，复位。,3）普通计数器：断电时，当前值归零。失电保持计数器：断电时，当前值保持不变。,计数方向由特殊辅助继电器M8200M8234设定。,2、32位增减(双向)计数器（设定值：-2147483648+2147483647）,有两种32位加/减计数器：通用计数器：C200C219共20点保持计数器：C220C234共15点,计数方向由特殊辅助继电器M8200M8234设定。,加减计数方式设定：对于C，当M8接通（置1）时，为减计数器，断开（置0）时，为加计数器。,计数值设定：直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为计数值。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器。,循环计数：当前值从正的最大起再作加计数，当前值就变为负的最小；当前值从负的最小起再作减计数，当前值就变为正的最大。,加减计数器的动作过程示例,-1,0,若输出已经接通,Y001,X012,X013,X014,加,加,减,K-5的含义：当前值为-6，若加1变为-5时，其常开触点接通。当前值为-5，若减1变为-6时，其常闭触点接通。,3.3.3计时/计数器的应用,1、扩展计时器几个计时器连接起来组成扩展计时器；几个计时器和计数器联合使用组成扩展计时器；,计时器串联设计一个100min计时器,T250、T251各计时3000S,即50min。总计时=各计时器计时值相加=100min。,计时器、计数器联合使用,设计一个24h计时器,总计时=计时器设定值*计时器计数脉冲周期*计数器设定值=600*0.1s*1440=86400s=1440min=24h,图3-14应作如下修改,2累加计数器16位递增计数器的设定值范围132767。若计数值大于最大计数值32767时，将无法计数；但可以将计数器串联编程，将计数值扩大到32767以上，如下图所示将两个16位递增计数器C0、C1串联，每个计数器的设定值为200.,总计数值=各计数器计数值相乘=200*200=40000,2累加计数器16位递增计数器的设定值范围132767。若计数值大于最大计数值32767时，将无法计数；但可以将计数器串联编程，将计数值扩大到32767以上，如下图所示将两个16位递增计数器C0、C1串联，每个计数器的设定值为200.,X12,C0,C1,X10,C0,K200,X12,C0,C1,K200,C1,Y0,教材P48图3-35中（右图）X12为复位控制，输入端子外接常闭接钮；X11为启动控制，输入端子外接手拔开关；X10为计数控制，输入端子外接计数信号。,X11,3点动计时器点动计时器如右图所示。即每次X10输入接通时，Y10输出一个宽为1.5s的脉冲。,1.5S,X10,Y10,图3-16应作如下修改,4振荡电路,3.4各种继电器及特殊功能模块在PLC内部还有很多辅助继电器、数据寄存器、状态寄存器、高速计数器等编程元件。3.4.1辅助继电器(M)辅助继电器和PLC外部无任何直接联系，它的线圈只能由PLC内部程序控制，它的常开和常闭两种触点可以无限次地自由使用。与输出继电器不同，辅助继电器的触点不能直接驱动外部设备。外部负载只能由输出继电器触点驱动。辅助继电器有通用辅助继电器、失电保持辅助继电器和特殊功能辅助继电器三大类。,1.通用辅助继电器通用辅助继电器的编号为M0M499，共有500点。2.失电保持继电器失电保持继电器编号为M500M1023，共有524点。具有失电保持功能.失电时,由内部锂电池供电.,Y0=1时失电,恢复供电Y0=?,Y1=1时失电,恢复供电Y1=?,3特殊辅助继电器特殊辅助继电器的编号为M8000M8255，共有256点。这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能，它主要分为下面两大类。,用户只能使用其触点的特殊辅助继电器。这类辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用户只能使用其触点，例如：M8000运行监控用，PLC运行时M8000接通(P28、P33)；M8002初始脉冲，指在PLC开始接通电源瞬时产生一个单脉冲(一个扫描周期)，常用来实现控制系统的上电复位；M8011可以产生10ms时钟脉冲。M8012-可以产生100ms时钟脉冲。M8013可以产生1s时钟脉冲。M8014可以产生1min时钟脉冲,用户可驱动线圈型特殊辅助继电器。用户激励线圈后，PLC作特定动作，例如：M8030锂电池欠压指示，当锂电池电压跌落时，M8030动作，驱动指示灯亮提醒维修人员，需要赶快调换电池；M8033PLC停止时，输出保护；M8034禁止输出，当M8034得电时，全部输出被切断。M8039定时扫描特殊辅助继电器(P26)：M8200M823432位增减计数器工作方式设定，当这些特殊功能辅助继电器接通时，为递减计数器；断开时，为递增计数器(P46)。需要说明的是，未定义的特殊辅助继电器不可在用户程序中使用。,3.4.2状态寄存器(S)状态寄存器是一个很重要的状态元件，它与步进指令STL组合使用，可以用于步进顺控指令。若不与步进指令组合使用，它可作为普通辅助继电器使用，且具有失电保持功能。其常开、常闭触点在PLC内部可以自由使用，使用次数不限。,状态继电器有下列五种类型：,1）初始状态继电器：S0S9共10点,2）回零状态继电器：S10S19共10点,3）通用状态继电器：S20S499共480点,4）保持状态继电器：S500S899共400点,5）报警用状态继电器：S900S999共100点,3.4.3数据寄存器(D)FX系列PLC的数据寄存器容量为双字节(16位)，且最高位为符号位，也可以把两个寄存器合并起来存放上一个四字节(32位)的数据，最高位仍为符号位。最高位为0，表示正数：最高位为1，表示负数。16位32位数据表示形式下图所示。,3.4.3数据寄存器(D)1.通用数据寄存器D0D199(200点)一旦在数据寄存器写入数据，只有不再写入其他数据，就不会变化。但是当PLC由运行到停止或断电时，该类数据寄存器的数据被清除为0。但是当特殊辅助继电器M8033置1，PLC由运行转向停止时，数据可以保持。2.失电保持数据有存器D200D511(312点)与通用数据寄存器样，除非改写，否则原有数据不会变化。它与通用寄存器不同的是，无论电源是否掉电，PLC运行与否，其内容不会变化，除非向其中写入新的数据。需要注意的是当两台PLC做点对点的通信时，D490D509用作通信。,3.特殊数据寄存器D8000D8255(共256点)这些数据寄存器供监视PLC中器件运行方式用。其内容在电源接通时，写入初始值（先全部清0，然后由系统ROM安排写入初始值）。例如，D8000-存放警戒监视时钟的时间,由系统ROM设定默认值为100ms。若有改变时，用指令MOV将目的时间送入D8000。该值在PLC由RUN状态到STOP状态保持不变。D8010、D8011、D8012-存放当前、最小、最大扫描周期D8039-当M8039=1时，PLC按D8039中的数据以恒定周期扫描用户程序4.文件数据有存器D1000D2999(共2000点)文件数据寄存器实际上是一类专用数据寄存器，用于存储大量的数据，例如采集数据、统计计算数据、多组控制参数等。其数值由CPU的监视软件决定。,3.4.4变址寄存器(YZ)变址寄存器通常用来修改器件的地址编号，存放在它里面的数据为一个增量。变址寄存器由两个16位的数据寄存器V和Z组成，它们可以像其他数据寄存器一样进行数据的读写，进行32位操作时，将V、Z合并使用，寄存器Z为低16位。能够变址修正的元件为X、Y、M、S、T、C、D等。,高速计数器用于对外部脉冲信号进行计数，共21点，地址编号C235一C255，但适用高速计数器输入的PLC输入端只有6点X0X5。如果这6个输入端中的一个已被某个高速计数器占用，它就不能再用于其他高速计数器(或共他用途)。也就是说，由于只有6个高速计数输入端，最多只能有6个高速计数器同时工作。21个高速计数器均为32位递增递减型计数器。它的选择并不是任意的，取决于所需计数器的类型及高速输入端子。高速计数器的类型如下：1相无启动复位端子高速计数器C235一C240：1相带启动复位端子高速计数器C241一C245；1相双向高速计数器C246一C250：2相AB型高速计数器C251C255。下表给出了各个高速计数器对应输入端子的名称：,3.4.5高速计数器,注:U表示增计数输入,D表示减计数输入,A表示A相输入,B表示B相输入,R表示复位输入,S表示启动输入。,注:U表示增计数输入,D表示减计数输入,A表示A相输入,B表示B相输入,R表示复位输入,S表示启动输入。,说明：1.X0、X2、X3最高计数频率为10KHZ，XI、X4、X5的最高计数频率7kHZ。X6和X7只能用作启动信号而不能用于高速计数。2.不同类型的计数器可以同时使用，但它们的输入不能共用。输入端X0X7不能同时用于多个计数器。3.高速计数器是按中断原则运行的，独立于扫描周期，选定计数器的线圈应以连续方式驱动，以表示这个计数器及其有关输入连续有效其他高速处理不能再用其输入端。4.不能用计数器输入端触点做计数器线圈的驱动触点。,1.1相输入无启动复位端高速计数器C235C240作为递加计数器时，当计数值达到设定值时，触点动作并保持；作为递减计数时，到达计数值则复位；1相输入计数方向取决于其对应特殊辅助继电器M8XXX(XXX为对应的计数器地址号235245)，M8XXX置1，则对应高速计数器为减计数