第三章 FX2型可编程控制器

1、化学工业出版社化学工业出版社可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用第第3章章 FX2型可编程型可编程控制器控制器 第第3章章 FX2型可编程控制器型可编程控制器u3.1 FX型型PLC的系统配置的系统配置u3.2 FX型型PLC的命名方式的命名方式u3.3 FX2系列系列PLC的编程元器件的编程元器件u 3.3.1基本数据结构基本数据结构u 3.3.2输入继电器（输入继电器（X）u 3.3.3输出继电器（输出继电器（Y）u 3.3.4辅助继电器（辅助继电器（M）u 3.3.5状态寄存器（状态寄存器（S）u3.4数据寄存器（数据寄存器（D）u3.5计时计时/计数器计数器u 3.5.1计时器

2、（计时器（T）u 3.5.2计数器（计数器（C）u 3.5.3计时计时/计数器的应用计数器的应用3.1 FX型型PLC的系统配置的系统配置uFX系列系列PLC为高性能整体式结构的小型为高性能整体式结构的小型PLC，它，它由由基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊功能单基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊功能单元元构成。构成。u 基本单元基本单元包括包括CPU、存储器、输入输出接口和、存储器、输入输出接口和电源，是电源，是PLC的主要部分。的主要部分。扩展单元扩展单元是用于增加是用于增加I/O点数的装置，内部设有电源。点数的装置，内部设有电源。扩展模块扩展模块用于用于增加增加I/O点数及改变点数及改变

3、I/O比例，内部无电源，其比例，内部无电源，其用电由基本单元或扩展单元供给。因为扩展单元用电由基本单元或扩展单元供给。因为扩展单元与扩展模块无与扩展模块无CPU，必须与基本单元一起使用。，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元特殊功能单元是一些专门用途的装置，可增加是一些专门用途的装置，可增加PLC的控制功能。的控制功能。u FX系列系列PLC系统最大系统最大I/O点数为点数为256点。表点。表3-1列出了三菱小型列出了三菱小型PLC基本性能表。基本性能表。表3-1 三菱小型PLC基本性能表3.2 FX型型PLC的命名方式的命名方式u日本三菱公司的日本三菱公司的FX系列系列PLC基本单元和扩展单

4、元基本单元和扩展单元的型号由字母和数字组成，其格式为：的型号由字母和数字组成，其格式为： u系列序号系列序号：0、2、ON、2C等，比如等，比如FX、 FX、 FX。u I/O总点数总点数：16256。u 单元类型单元类型：M表示模块基本单元；表示模块基本单元；u E表示输入、输出混合扩展单元和扩展模块；表示输入、输出混合扩展单元和扩展模块；u EX表示输入扩展模块表示输入扩展模块 ；u EY表示输出扩展模块；表示输出扩展模块；u 输出形式输出形式：R表示继电器输出；表示继电器输出；u S表示双向可控硅输出；表示双向可控硅输出；u T表示晶体管输出；表示晶体管输出；u 特种品种区别特种品种区别

5、：D直流电源；直流电源；u A交流电源；交流电源；u S独立端子（无公共端）扩展模块；独立端子（无公共端）扩展模块；u H大电流输出扩展模块；大电流输出扩展模块；u V立式端子排的扩展模块；立式端子排的扩展模块；u F输入滤波器输入滤波器1ms的扩展模块；的扩展模块； u LTTL输入型扩展模块；输入型扩展模块；u A接插口输入输出方式；接插口输入输出方式； u如果无特殊品种区别一项符号，说明通常指如果无特殊品种区别一项符号，说明通常指AC电电源，源，DC输入，横式端子排，继电器输出输入，横式端子排，继电器输出2A/点；点；晶体管输出晶体管输出0.5A/点；晶闸管输出为点；晶闸管输出为0.3A

6、/点。点。u u 例如：例如：FX-40MR表示为表示为FX系列，系列，I/O总点数总点数为为40点，该模块为基本单元，采用继电器输出。点，该模块为基本单元，采用继电器输出。再如：再如：FX-8EYR表示该模块为表示该模块为FX系列有系列有8个继个继电器输出的扩展模块。电器输出的扩展模块。3.3 FX2系列系列PLC的编程元器件的编程元器件u编程元器件编程元器件就是指在就是指在PLC内部设置具有各种各样内部设置具有各种各样功能的，能方便地代表控制过程中各种各样的元功能的，能方便地代表控制过程中各种各样的元器件。器件。u编程元器件编程元器件不是实际的物理实体，而是软器件。不是实际的物理实体，而是

7、软器件。 3.3.1基本数据结构基本数据结构 u1. 位元件位元件 （四种）（四种）uX：输入继电器，用于直接输入给：输入继电器，用于直接输入给PLC的物理信的物理信号。号。uY：输出继电器，用于从：输出继电器，用于从PLC直接输出物理信号。直接输出物理信号。uM：辅助继电器，：辅助继电器，PLC内部的状态标志，相当于内部的状态标志，相当于继电器控制系统中的中间继电器。继电器控制系统中的中间继电器。uS：状态继电器，：状态继电器，PLC内部的运算标志。内部的运算标志。u它们只有两种不同的状态，即它们只有两种不同的状态，即ON和和OFF，分别，分别用二进制数用二进制数1和和0来表示这两种状态。来

8、表示这两种状态。2. 字元件字元件u8个连续的位组成一个字节（个连续的位组成一个字节（Byte），），16个连续个连续的位组成一个字（的位组成一个字（Word），），32个连续的位组成个连续的位组成一个双字（一个双字（Double Word）。计时器和计数器）。计时器和计数器等均为有符号字。等均为有符号字。u在在FX系列系列PLC中，除了输入和输出继电器的元件中，除了输入和输出继电器的元件号数字为八进制的编号，其他编程元件的元件号号数字为八进制的编号，其他编程元件的元件号数字均采用十进制。数字均采用十进制。 3.3.2输入继电器（X）u输入继电器与输入继电器与PLC的输入端子相连，是的输入端子

9、相连，是PLC接收接收外部开关信号的接口。输入继电器是光电隔离的外部开关信号的接口。输入继电器是光电隔离的电子继电器，其线圈、常开、常闭触点与传统硬电子继电器，其线圈、常开、常闭触点与传统硬继电器表示方法一致，如图继电器表示方法一致，如图3-1所示。所示。 图3-1 PLC输入输出示意图PLC的输入电路类型 u一种是直流（一种是直流（1224V）输入，可分为共阳型和）输入，可分为共阳型和共地型两种；共地型两种； u另一种是交流（另一种是交流（100120V）、（）、（200240V）输入；）输入； u第三种是交直流（第三种是交直流（1224V）输入）输入图3-2 PLC直流共阳型输入电路表3-

10、5 FX系列PLC的输入特性表3.3.3输出继电器（Y）u输出继电器的外部输出接点连接到输出继电器的外部输出接点连接到PLC的输出端的输出端子上，输出继电器是子上，输出继电器是PLC用来传送信号到外部负用来传送信号到外部负载的元件。载的元件。 uPLC的输出形式主要有三种：即继电器输出、晶的输出形式主要有三种：即继电器输出、晶体管输出、双向晶闸管输出形式。图体管输出、双向晶闸管输出形式。图3-3（a）、）、（b）、（）、（c）分别为三种输出形式的电路图。）分别为三种输出形式的电路图。 （a） （b） （c） 图3-3 三种形式的输出继电器电路图 表3-6 FX系列PLC的输出特性表3.3.4辅

11、助继电器（M）uPLC内部有大量的辅助继电器，辅助继电器是靠内部有大量的辅助继电器，辅助继电器是靠软件实现其功能，它们不能接收外部的输入信号，软件实现其功能，它们不能接收外部的输入信号，也不能直接驱动外部负载，只是一种内部的状态也不能直接驱动外部负载，只是一种内部的状态标志，相当于继电器控制系统中的中间继电器。标志，相当于继电器控制系统中的中间继电器。但它的常开常闭触点在但它的常开常闭触点在PLC编程中可以编程中可以无限制无限制地地使用。下面是常见的辅助继电器。使用。下面是常见的辅助继电器。 1. 通用型辅助继电器通用型辅助继电器u通用型辅助继电器的地址编号为通用型辅助继电器的地址编号为M0M

12、499（共（共500点）。通用型辅助继电器，其用途与继电器点）。通用型辅助继电器，其用途与继电器电路中的中间继电器类似，常用于逻辑运算的中电路中的中间继电器类似，常用于逻辑运算的中间状态存储及信号类型的变换，比如状态寄存、间状态存储及信号类型的变换，比如状态寄存、移位运算等。移位运算等。 图3-4 通用型辅助继电器的应用2. 失电保持型辅助继电器失电保持型辅助继电器 u失电保持型辅助继电器的地址编号为失电保持型辅助继电器的地址编号为M500M1023（共（共524点）。主要是在电源中断时，点）。主要是在电源中断时，用锂电池保持用锂电池保持RAM中映像寄存器中的内容，或将中映像寄存器中的内容，或

13、将它们保存在它们保存在EEPROM中，它们在中，它们在PLC重新通电后重新通电后的第一个扫描周期保持断电瞬间的状态，可以记的第一个扫描周期保持断电瞬间的状态，可以记忆它们在失电前的状态。忆它们在失电前的状态。 图3-5 失电保持型辅助继电器的应用3. 特殊辅助继电器特殊辅助继电器u特殊辅助继电器的地址编号为特殊辅助继电器的地址编号为M8000M8255（共（共256点）。特殊辅助继电器是具有各自特定点）。特殊辅助继电器是具有各自特定功能的辅助继电器，它们用来表示功能的辅助继电器，它们用来表示PLC的某些状的某些状态，提供时钟脉冲和标志（如进位、借位标志）、态，提供时钟脉冲和标志（如进位、借位标

14、志）、设定设定PLC的运行方式、或者用来步进顺控、禁止的运行方式、或者用来步进顺控、禁止中断、设定计数器是加还是减计数等。特殊辅助中断、设定计数器是加还是减计数等。特殊辅助继电器按其功能分为两大类。继电器按其功能分为两大类。u（1） 触点利用型触点利用型u 由由PLC的系统程序来驱动触点利用型特殊辅助的系统程序来驱动触点利用型特殊辅助继电器的线圈，在用户程序中直接使用其触点，继电器的线圈，在用户程序中直接使用其触点，但在程序中不能出现它们的线圈。但在程序中不能出现它们的线圈。 图3-6 波形图（2） 线圈驱动型线圈驱动型由用户程序驱动其线圈，使由用户程序驱动其线圈，使PLC执行特定的操作，用户

15、并不执行特定的操作，用户并不使用它们的触点。使用它们的触点。 3.3.5状态寄存器（S）u 状态寄存器状态寄存器S是构成状态转移图的重要元器件，它与后面是构成状态转移图的重要元器件，它与后面的步进指令的步进指令STL组合使用，可以用于步进顺序控制。通常组合使用，可以用于步进顺序控制。通常状态寄存器有状态寄存器有5种类型：种类型：u 1.初始状态器：初始状态器：S0S9（共（共10点）；点）；u 2.回零状态器：回零状态器：S10S19（共（共10点）；点）；u 3.通用状态器：通用状态器：S20S499（共（共480点）；点）；u 4.保持状态器：保持状态器：S500S899（共（共400点）

16、；点）；u 5.报警用状态器：报警用状态器：S900S999（共（共100点），用于点），用于外部故障诊断输出。外部故障诊断输出。u 状态器的常开常闭触点在状态器的常开常闭触点在PLC中可以自由使用，且使中可以自由使用，且使用次数不限。当状态寄存器不与步进指令用次数不限。当状态寄存器不与步进指令STL组合使用时，组合使用时，状态寄存器状态寄存器S可以作为辅助继电器可以作为辅助继电器M在程序中使用。在程序中使用。3.4数据寄存器（数据寄存器（D）uPLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器用来存放数据和参数。制时，需要许多数据寄存器

17、用来存放数据和参数。FX系列系列PLC数据寄存器为数据寄存器为16位，最高位为符号位，最高位为符号位，可用两个数据寄存器合并起来存放位，可用两个数据寄存器合并起来存放32位数据，位数据，最高位仍为符号位。最高位数据为最高位仍为符号位。最高位数据为0时，表示正数；时，表示正数；最高位为最高位为1时，表示负数。时，表示负数。16位位/32位数据形式位数据形式如图如图3-7所示。所示。 图3-7 16位/32位数据u1. 通用数据寄存器通用数据寄存器D0D199（共（共200点）点）u2. 失电保持数据寄存器失电保持数据寄存器D200D511（共（共312点）点）u3. 特殊数据寄存器特殊数据寄存器

18、D8000D8255（共（共256点）点）u4. 文件数据寄存器文件数据寄存器D1000D2999（共（共2000点）点） u5. 变址数据寄存器（变址数据寄存器（V/Z）3.5计时计时/计数器计数器3.5.1计时器（T）u1. 通用计时器通用计时器FX系列系列PLC的通用计时器最多可达的通用计时器最多可达246个，其编号为个，其编号为T0T245。在。在PLC内，计内，计时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲分别为：时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲分别为：1ms、10ms、100ms三档。三档。在通用计时器中：在通用计时器中： 100ms计时器：计时器：T0T199 共共200点点 设

19、定值：设定值：132767 计时范围：计时范围：0.13276.7s； 10ms计时器：计时器：T200T245 共共46点点 设定值：设定值：132767 计时范围：计时范围：0.01327.67s。图3-8 通用计时器工作原理计时器动画计时器动画u通用计时器没有保持功能，在输入电路断开或停电时被通用计时器没有保持功能，在输入电路断开或停电时被复位。复位。FX系列系列PLC的计时器只能提供其线圈的计时器只能提供其线圈“通电通电”后延迟动作的触点，如果需要在输入信号变为后延迟动作的触点，如果需要在输入信号变为OFF之之后的延迟动作，可以使用如图后的延迟动作，可以使用如图3-9所示的电路。所示的

20、电路。 图3-9 断电延时电路2. 积算计时器积算计时器FX系列PLC内有两种积算计时器，1ms计时器和100ms计时器。 1ms计时器：T246T249共4点 设定值：132767 计时范围：0.00132.76； 100ms计时器：T250T255共6点 设定值：132767 计时范围：0.13276.。图3-10 积算计时器工作原理3. 计时器触点的动作时序与精度计时器触点的动作时序与精度 计时器触点的动作精度时间计时器触点的动作精度时间t大致可用右边公式计算：大致可用右边公式计算：tTT0-a式中式中 T计时器设定时间（计时器设定时间（s）；）； T0扫描周期（扫描周期（s）；）； a

21、计时器时钟周期计时器时钟周期 1ms、10ms、100ms计时器分别对应计时器分别对应0.001s、0.01s、0.1s。 若计时器的触点指令在线圈指令之后，最大计时若计时器的触点指令在线圈指令之后，最大计时误差为误差为2T0加上输入滤波时间。若计时器的触点加上输入滤波时间。若计时器的触点指令在线圈指令之前，最大计时误差为指令在线圈指令之前，最大计时误差为3T0加上加上输入滤波时间。输入滤波时间。 图3-11 计时器输出触点动作时序3.5.2计数器（C）u1. 内部计数器内部计数器 内部计数器有内部计数器有16位递增计数器和位递增计数器和32位增减计数位增减计数器两种。器两种。 （1）16位递

22、增计数器位递增计数器 16位递增计数器的设定值为位递增计数器的设定值为K1K32767。设。设定值定值K0与与K1意义相同，均在第一次计数时，其意义相同，均在第一次计数时，其触点动作。它有两种类型，通用型：触点动作。它有两种类型，通用型：C0C99 共共100点；失电保持型：点；失电保持型：C100C199 共共100点。点。 u失电保持型计数器与通用计数器不同在于前者即失电保持型计数器与通用计数器不同在于前者即使失电，当前值和输出触点的置位使失电，当前值和输出触点的置位/复位状态可以复位状态可以保持不变（被记忆），一旦得电就会恢复计数，保持不变（被记忆），一旦得电就会恢复计数，计数器在原保持

23、值上继续计数，直到设定值时，计数器在原保持值上继续计数，直到设定值时，计数器才会动作（输出）。计数器才会动作（输出）。 图3-12 16位递增计数器的动作时序（2）32位增减计数器位增减计数器u增减计数器又称双向计数器，即有加计数和减计增减计数器又称双向计数器，即有加计数和减计数两种方式。数两种方式。32位增减计数器有两种类型，通用位增减计数器有两种类型，通用型：型：C200C219 共共20点；失电保持型：点；失电保持型：C220C234 共共15点。点。 图3-13 32位增减计数器的动作时序2. 高速计数器高速计数器 高速计数器的类型主要有高速计数器的类型主要有u1相无启动相无启动/复位

24、端子高速计数器复位端子高速计数器C235C240、u1相带启动相带启动/复位端子高速计数器复位端子高速计数器C241C245、u2相相2输入（双向）高速计数器输入（双向）高速计数器C246C250、u2相输入（相输入（A-B相型）高速计数器相型）高速计数器C251C255。 高速计数器均为高速计数器均为32位增减型计数器。位增减型计数器。 表3-7 高速计数器表1.1相无启动相无启动/复位端子高速计数器复位端子高速计数器（C235C240） u这类高速计数器的计数方式及触点动作与前述这类高速计数器的计数方式及触点动作与前述32位计位计数器相同。递加计数器时，当计数器达到设定值时，数器相同。递加

25、计数器时，当计数器达到设定值时，触点动作并保持；作递减计数器时，达到计数值时则触点动作并保持；作递减计数器时，达到计数值时则复位。复位。1相无启动相无启动/复位端子高速计数器计数方向取决复位端子高速计数器计数方向取决于其对应标志于其对应标志M8（为对应的计数器地址为对应的计数器地址编号），编号），C235C240高速计数器各有一个计数输入高速计数器各有一个计数输入和复位输入端。如图和复位输入端。如图3-15所示所示 2.1相带启动相带启动/复位端子高速计数器（复位端子高速计数器（C241C245） u这类高速计数器的计数方式、触点动作、计数方向与这类高速计数器的计数方式、触点动作、计数方向与C

26、235C240类似。类似。C241C245高速计数器各高速计数器各有一个计数输入和复位输入。计数器有一个计数输入和复位输入。计数器C244C245还有一个启动输入。如图还有一个启动输入。如图3-16 图3-16 C245计数器 3.2相相2输入（双向）高速计数器（输入（双向）高速计数器（C246C250） u 这这5个高速计数器有两个输入端，一个递加、一个递减。个高速计数器有两个输入端，一个递加、一个递减。有的还具有复位和启动输入。如图有的还具有复位和启动输入。如图3-17所示所示 u图图3-18是以是以C250为例说明带复位和启动端的双向输为例说明带复位和启动端的双向输入高速计数器的工作过程

27、。入高速计数器的工作过程。 图3-17 C246计数器 图3-18 C250计数器 4.2相输入（相输入（A-B相型）高速计数器（相型）高速计数器（C251C255） u在在2相输入高速计数器中，最多可有两个相输入高速计数器中，最多可有两个2相相32位二进位二进制增减计数器，其计数动作过程与前面所讲的普通型制增减计数器，其计数动作过程与前面所讲的普通型32位增减计数器相同位增减计数器相同 图3-19 C251、C255计数器 5. 计数频率计数频率 计数器最高计数频率受两个因素限制：计数器最高计数频率受两个因素限制：u一是各个输入端的响应速度，主要是受硬件的限一是各个输入端的响应速度，主要是受硬件的限制，其中制，其中X0、X2、X3最高计数频率为最高计数频率为10KHz，而而X1、X4、X5的最高计数频率为的最高计数频率为7KHz。u二是全部高速计数器的处理时间，这是高速计数二是全部高速计数器的处理时间，这是高速计数器计数频率受限制的主要因素，因为高速计数器器计数频率受限制的主要因素，因为高速计数器是采用中断方式，故计数器用的越少，则可计数是采用中断方式，故计数器用的越少，则可计数频率就需高。若某些计数器采用比较低的频率计频率就需高。若某些计数器采用比较低的频率计数，则其他计数器可用较高的频率计数。数，则其他计数器可用