电气控制与PLC原理、应用实践三菱电机FX5U系列课件 第3章 PLC基础知识

第二章第3章PLC基础知识

第三章3.1PLC的分类及特点国际电工委员会IEC关于PLC的定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充功能的原则设计。第三章3.1.1PLC的分类1．根据I/O点数分类(1)小型PLC，I/O点数在256点以下的可编程控制器称为小型PLC。其中I/O点数小于64点的PLC又称为超小型或微型PLC。属于小型PLC的产品有日本三菱FX系列、信捷电气的XD系列等。(2)中型PLC，I/O点数在256～2048点之间的可编程控制器称为中型PLC，中型PLC有日本三菱电机的L系列、信捷电气XG和XS系列等。(3)大型PLC，I/O点数在2048点之上的可编程控制器称为大型PLC，产品型号有三菱电机的Q、R系列，同时可配4台CPU；德国西门子公司S7-1500、S7-400系列等。2．根据结构形式分类(1)整体式PLC，小型机种使用最普遍的一种形式。它是将电源、CPU、I/O模块及存储器等各个部分都集中在一个机壳内，通常称之为基本单元。一般用扁平电缆与扩展单元、模拟量单元、位置控制单元等各种特殊功能模块相连接，使整体式PLC功能得以扩展。如三菱电机FX系列PLC、德国西门子公司的S7-200型及信捷电气XD系列。(2)模块式PLC，是将PLC各组成部分按功能的不同设计成独立的模块，如电源模块、CPU模块、I/O模块及各种功能模块，然后安装于同一块基板或框架上。一般大、中型PLC常采用这种结构。如三菱电机Q和R系列PLC、德国西门子公司S7-300、S7-400系列以及信捷电气XG和XS系列。第三章3.1.2PLC的特点PLC是结合继电器、接触器控制性能的优点以及计算机编程灵活、通信功能强大的优点而设计制造的，因此跟其他类型的控制器相比较，PLC具有显著的特点。1．可靠性强PLC是专门为工业生产应用而设计的，因此PLC在设计时，从硬件和软件上均采取抗干扰的措施，以此提高其可靠性。(1)硬件措施1)屏蔽：对PLC的电源、内部CPU等主要部件采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽，以防外界的电磁干扰。2)隔离：在PLC的内置CPU与输入输出电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离CPU与外部输入输出之间电信号的联系。3)滤波：对PLC的输入输出电路采用多种形式的滤波措施，消除或抑制高频干扰。4)采用模块式结构：有助于在故障情况下短时修复或替换故障模块，使整套系统迅速恢复生产运行。(2)软件措施1)故障检测：故障检测软件定期检测外部环境。如掉电、欠电压等，以便及时进行修复处理。2)设置警戒时钟WDT：如果PLC程序循环执行超过WDT规定的时间，预示程序进入死循环，有指标灯报警提示。3)信息保护和恢复：信息保护和恢复软件使PLC偶发性故障条件出现时，将PLC内部信息进行保护，不遭破坏。一旦故障条件消失，恢复原来的信息，使之正常工作。4)程序检查和检验：检查程序有无错误，有则立即报警，并停止执行程序。第三章3.1.2PLC的特点2．通用性强PLC产品已经实现系列化和模块化，制造商为用户提供品种齐全的I/O模块和特殊功能模块等。工程师在进行控制系统设计时，只需根据控制要求进行模块的选配。工程师仅需要设计满足控制对象控制功能的应用程序。对于一套控制系统，当工艺有一定变化，只需要适当修改程序，即可变更控制功能。3．模块化结构，系统组合灵活PLC控制系统的各个部件，均采用模块化设计，各模块之间可由基板或通信电缆连接。系统的功能和规模可根据用户的实际需求组合。4．编程语言简单易学制造商为便于工程技术人员学习和掌握PLC编程，设计了与继电器、接触器控制原理相似的梯形图语言，简单易学。此外，为了适应现代PLC开发语言的标准化和灵活性要求，不少品牌PLC逐步全面支持IEC61131-3标准的编程语言。5．系统设计周期短系统硬件的设计任务主要是根据对象的控制要求配置适当的模块和外部电路，极大缩短设计的时间，加快工程的进度。6．生产工艺适应性强当生产工艺发生变化时，不必改变PLC硬件设备，只需改变PLC中的用户程序和局部外设电路即可。7．安装简单，调试方便PLC控制系统的安装接线只需将现场的各种设备与PLC的I/O端相连。PLC控制系统的软件设计和调试大部分工作可在公司实验室里进行，模拟调试，再将控制系统安装到现场，进行连机调试。第三章3.2PLC的应用及发展3.2.1PLC的应用领域1.开关量逻辑控制PLC逻辑运算能力卓越，可以实现各种简单和复杂的逻辑控制。这也是PLC应用最基本且最广泛的领域。2.模拟量控制PLC系统可配置A/D和D/A转换模块或者转换适配器。其中A/D转换模块和A/D转换适配器能将现场的温度、流量、压力等检测传感器采集的模拟量转换为数字量，再经PLC的微处理器进行处理（微处理器处理的是数字量），再去实现某些控制功能，或者经D/A模块转换后，转变成模拟量去控制某个被控对象（如模拟量变频调速）。3.过程控制现代PLC一般都配备PID控制功能，可实现闭环过程控制。当控制过程中出现干扰，某一个变量出现偏差时，PLC能按照PID算法进行调节并输出，再去控制生产对象或过程，将变量保持在整定值附近。4.定时和计数控制PLC定时和计数资源非常丰富，可以为用户提供几十甚至百千个定时器和计数器。计时时间和计数值可以在编写程序时设定，实现定时和计数的控制；若用户需要对频率较高的信号进行计数，可以选择高速计数模块；部分品牌的PLC本体具有少量高速输入输出端口，如三菱电机的FX系列PLC。第三章3.2.1PLC的应用领域5.数据处理现代PLC不仅能进行逻辑运算、教据传送、算术运算、排序、查表等，而且还能进行数据比较、数据通信、数据显示、数据转换及打印等。6.通信和联网现代PLC通信功能越发强大，以此实现对远程I/O、远程A/D、远程D/A、远程设备进行控制，也能够实现PLC与PLC、伺服、变频器、人机界面等设备的通信，PLC与计算机之间的通信，从而可以方便地实现分布式控制。此外，PLC可以配置边缘计算网络模块，可以实现远程调试功能。7.精准定位控制现代PLC系统运动控制模块可配合驱动系统实现高精度位置控制，如FX系列的FX5U-40SSC、FX3U-20SSC以及FX2N-20GM等。8.多CPU控制现代大中型的PLC均具有多CPU控制能力。如顺序控制CPU配合数控CPU、机器人CPU等控制器实现多CPU运行。第三章3.2.2PLC的发展动向1.编程语言向标准化靠拢。目前市场中各生产商的PLC的硬件、软件体系是各自独立的，各家的CPU和I/O模块相互不能兼容，各生产商PLC均主要以梯形图编程，但具体的指令系统表达方式并不一致。为解决该问题，IEC（国际电工委员会）于1994年5月公布了可编程控制器标准(IEC1131)，其第三部分（IEC1131-3）是可编程控制器的编程语言标准。标准中规定了五种标准语言，其中梯形图(Ladderdiagram)和功能块图(Functionblockdiagram)为图形语言，指令表(Instructionlist)和结构文本(Structiontext)为文字语言，还有一种结构块控制程序流程图(Sequentialfunctionchart，又称为顺序功能图。本教材主要介绍梯形图和结构化文本两种语言。2.规模向大小两头发展。大型PLC出现I/O点数多达一万多点的超大型PLC，使用32位微处理器、多CPU并行工作和大容量存储器，趋势向高性能、高速度、大容量发展，有的PLC产品扫描速度达0.09us/条基本指令，用户程序存储器容量最大达百十兆字节。另一方面，小型PLC向微型化、多功能、实用性发展，有些可编程控制器的体积非常小，被称为“手掌上的可编程控制器”。3.模块智能化和专用化。模块本体具有CPU，可与PLC主机并行操作，在可靠性、适应性、扫描速度和控制精度等方面都对PLC本体作了补充。例如智能通信模块、定位模块、高速计数模块、温度控制模块、专用数控CPU等。4.网络通信功能标准化。PLC具有网络通信功能后，各类个人计算机、图形工作站等其他人机交互界面可以作为PLC的监控主机，能够提供数据采集、屏幕显示、记录保持以及信息打印等功能。5.控制与管理功能一体化。在一台控制器上同时实现控制功能和信息处理功能。PLC产品广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使得PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体，进一步提高PLC的功能，更好地满足现代化大规模生产的控制与管理需要。如三菱电机Q系列和R系列PLC将顺控PLC、工业机器人及制造执行系统（MES）整合到一个平台。第三章3.3PLC的组成及工作原理3.3.1PLC的组成1．PLC外形结构从外形结构分类，主要有两种形式，一种是整体式，另一种模块式，如图3-1所示。(a)整体式(b)模块式图3-1PLC外形结构图第三章2．PLC内部结构(1)结构框图PLC采用典型计算机控制系统结构，由控制器（中央处理器CPU）、存储器、输入输出接口电路、电源等部分组成，内部结构如图3-2所示。(2)各部分的作用图3-2PLC内部结构示意图第三章2．PLC内部结构1）中央处理单元(CPU)CPU是PLC的核心部件，主要功能如下：a．组织、接收用户程序和数据，存入用户存储器。b．监视电源、PLC内部电路的工作状态等。c．检查PLC程序的语法错误，对用户程序指令进行编译。d．PLC运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并执行该指令。e．采集现场输入装置送来的状态或数据，并存入指定的寄存器。f．按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位，输出数据寄存器的内容。g．根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口电路。h．响应各种外围设备的请求。第三章2）输入/输出接口电路a．输入接口电路现场设备或器件与PLC的输入通道称为输入接口电路。按钮开关、传感器等均可接入PLC的输入接口端，通过光电耦合，将开关的通/断电信号转换成二进制0/l信号，输入到CPU进行处理。外部开关输入到PLC主要采用直流(DC)电路输入方式，如图3-3所示。图3-3输入接口电路示意图b．输出接口电路PLC与现场设备的输出通道称为输出接口电路。输出接口电路有三种电路输出形式，分别为继电器输出方式、晶体管输出方式以及晶闸管输出方式，具体电路如图3-4所示。3）存储器存储器分两类，一类是系统存储器，另一类是用户存储器。系统存储器由厂家固化在ROM(EPROM)中，主要存放系统运行和控制程序；用户存储器采用RAM或EEPROM存储器，主要是存放用户编制程序，可以多次擦写。4）电源PLC的本体输入电源一般使用单相交流220V电源或直流24V电源。内置的开关电源为各个模块提供直流5V、±12V、24V等直流电源；PLC内置开关电源输出的直流24V电源可以为PLC输入电路或外部传感器提供电源，但不能为PLC的直流负载提供电源。负载电源均需要通过外接配置直流电源。第三章2）输入/输出接口电路(a)继电器输出方式(R)(b)晶体管输出方式(T)(c)双向晶闸管输出方式(s)图3-4输出接口电路示意图第三章133.3.2PLC的工作原理PLC从继电器控制系统发展而来，最初的编程方式是梯形图，而梯形图程序与继电器系统电路图结构相似，其工作原理分析如下。1．扫描工作方式（主体程序）从下面的示例分析PLC梯形图程序的执行过程：应用PLC控制电机的启动/停止，电路如图3-5所示。将梯形图程序输入到PLC。PLC在执行程序过程中，从第0条开始，直至最后一条（通常为END指令），采用循环扫描的方式工作，具体工作过程为：先读入X0、X1，根据X0、X1的状态进行逻辑运算，最后再输出刷新结果。当X0合上后，Y0有输出，接触器通电，主电路接通，电机旋转；当Xl合上后，Y0断开，接触器断开，主电路断电，电机停转。图3-5三相交流电机启动与停止电路第三章2．等效电路为分析PLC的工作流程，将PLC内部电路等效为三部分电路，即输入部分、内部控制部分和输出部分，等效电路如图3-6所示。各部功能说明如下：(1)输入部分收集现场被控对象的输入信息或操作命令。输入端子是PLC接受外部信号的端口。这些信号对应PLC内部的输入继电器，每一个端子对应PLC内部一个输入软元件（即输入继电器）。(2)内部控制部分PLC根据程序进行运算调节的核心环节，负责对输入信号进行处理、运算、判断，并将结果刷新至输出映像寄存器。参与处理的内部软资源包括：状态继电器、辅助继电器、定时器、计数器、移位寄存器等。(3)输出部分该部分根据内部控制环节的运算结果输出到PLC的输出端，进而驱动外部负载。图3-6PLC等效电路示意图第三章3．PLC的工作方式PLC主体程序采用循环扫描工作方式。指PLC在系统软件控制下，顺序循环扫描各输入点的状态（通或断），根据用户程序进行处理，工作过程分为三个阶段：(1)输入采样：对PLC输入端进行扫描，将状态存入输入状态寄存器。(2)用户程序执行：逐条执行指令运算，将结果映射到输出状态寄存器。(3)输出刷新：所有指令执行一遍完后，将输出状态寄存器的内容送到输出端驱动线圈进行外部控制。经过上述三个阶段的运行，完成PLC一个工作周期，然后再次进行循环工作。每扫描一次所用的时间称之为一个扫描周期，扫描周期是PLC的一个重要指标，PLC的工作流程示意图如图3-7所示。图3-7PLC工作流程示意图第三章3.4三菱电机PLC简介3.4.1三菱电机PLC分类从结构形式上区分，三菱电机PLC可分为模块式PLC和整体式PLC；从I/O点数上区分，可分为小型PLC和中大型PLC。1．模块式PLC三菱电机中大型PLC采用模块式结构，其I/O控制点数为256～4096点，通过网络可扩展到8192点或者更多。此类PLC常用于点数要求比较多，功能需求比较复杂的中大型系统。三菱电机模块式PLC目前主流产品如图3-8所示的Q系列和R系列，它具有运算速度块、控制点数多、程序容量大、编程元器件和指令丰富等特点，支持梯形图、SFC、FB/FBD、ST等编程语言，并具有丰富的网络通信功能。（a）Q系列PLC（b）R系列PLC图3-8Q系列和R系列PLC第三章2．整体式PLC三菱电机小型PLC采用整体式结构，配以特殊功能模块和扩展单元，I/O控制点数为10～256点，通过网络可扩展到384点。如图3-9所示，三菱电机的小型PLC由1981年诞生的F系列，经历了F系列、FX系列、FX3系列、FX5系列的发展过程。图3-9三菱电机小型PLC的发展过程目前，在中国市场主推产品如图3-10所示的FX5U、FX5UC以及FX5UJ系列产品。图3-10FX5U系列PLC第三章3.4.2三菱电机小型PLC的型号及特点1.FX系列PLC型号说明FX系列PLC除基本单元外，可通过扩展模块实现扩展I/O点数，也可以根据设备或者工艺要求，选择不同的特殊功能模块或适配器等选件，以此满足模拟量、定位、网络通信、高速计数、现场总线等不同的控制要求。本节以三菱电机第四代小型PLC的FX5U机型为例，说明该系列PLC的基本单元和扩展模块的型号命名规则。（1）基本单元型号说明第三章3.4.2三菱电机小型PLC的型号及特点（2）扩展模块型号说明扩展模块是用于扩展输入输出或者某项功能的模块。第三章2．三菱电机FX5U系列主流机型的特点（1）FX5U特点1）FX5U系列PLC为第四代小型PLC（实物见图3-11）。具有高处理速度、高性能、大容量的特点，强化了高速处理，定位等内置功能。2）控制规模范围32～256点，基本单元有32/64/80点3种机型，提供继电器、晶体管两种类型输出方式。通过扩展单元及扩展模块可达256点；远程输入输出点数不超过384点；前两项输入输出点数合计不超过512点。3）内置64K步RAM，运算速度高达34ns/基本指令。4）兼容FX3U系列扩展单元、扩展模块以及多数特殊功能模块，在FX3U的基础上丰富了功能指令、特殊功能模块及扩展功能单元。5）配置高速总线，实现最高1.5k字/ms的高速系统总线通信（约为FX3U的150倍）。6）内置模拟量输入输出，内置12bit的2通道的模拟量输入和1通道的模拟量输出。7）无需电池，维护简单。程序和软元件通过闪存ROM等无需电池的存储器来保持。8）内置Ethernet端口，最多可以进行8通道的通信，可同时连接电脑等相关设备通信。支持与上位机之间的无缝SLMP通信。第三章2．三菱电机FX5U系列主流机型的特点9）内置SD存储卡槽，便于进行程序升级和设备的批量生产。SD存储卡上可以记录数据，便于分析设备的状态和生产状况。10）内置RS-485端口（MODBUS功能）。内置RS-485通信端口，与三菱电机通用变频器之间的通信最长可达50m，最多可达16台。支持MODBUS功能，最多可连接32站PLC或传感器、温度调节器等支持MODBUS的设备。11）模拟量控制方式多样，内置模拟量输入输出功能，可使用扩展适配器和扩展模块进行模拟量（电压、电流等）的输入和输出。12）定位控制功能强大，FX5U/FX5UCCPU内置定位功能。此外，可使用高速脉冲输入输出模块和简单运动模块进行复杂的多轴、插补控制。内置定位轴为4轴，可扩展4个定位模块，最多可控制12轴。13）网络通信便利，可根据控制内容构建出通过CC-Link实现的高速网络、Ethernet、MODBUS、SensorSolution等网络。使用CC-LinkIE现场网络高效率地构建整个工厂的系统。14）大幅度增加专用指令。从FX3系列的510种，扩展到MELSECiQ-F系列的1014种。第三章（2）FX5UC特点FX5UC是四代品中的特殊品种，其主要特点为，输入输出部分采用连接器连接形式，属于紧凑型结构，体积小，大幅节省控制柜空间。除接线方式不同之外，FX5UC没有内置模拟量。在控制点数和性能方面与FX5U完全相同。图3-11FX5U系列某型PLC基本单元第三章3.5FX5U系列PLC系统构成3.5.1系统构建及构建规则FX5系列PLC系统由基本单元、I/O扩展单元、I/O扩展模块、特殊功能模块、特殊适配器等构成，基本单元能独立完成小规模的控制任务，如果控制点数、电源容量不足或有其他特殊控制要求时，需要选择相应的扩展模块、扩展单元、特殊功能模块或特殊功能适配器来扩展功能。下面介绍各组成部分。（以下的表述中无特殊说明，均以FX5U为例进行说明）1.系统的构建（1）基本单元FX基本单元是内置电源、CPU、存储器、数字量输入输出、以太网以及模拟量输入输出的产品。能满足小规模简单系统控制要求。如FX5U-80MR/ES（40点输入、40点输出）。基本单元的正面各部位如图3-12所示。其各部分功能见表3-1。图3-12FX5U基本单元正面分析图第三章1.系统的构建表3-1基本单元正面各部功能说明编号名称内容[1]DIN导轨安装用卡扣用于将CPU模块安装在DIN46277（宽度：35mm）的DIN导轨上的卡扣[2]扩展适配器连接用卡扣连接扩展适配器时，用此卡扣固定[3]端子排盖板保护端子排的盖板接线时可打开此盖板作业。运行（通电）时，请关上此盖板[4]内置以太网通信用连接器用于连接支持以太网的设备的连接器[5]上盖板保护SD存储卡槽、RUN/STOP/RESET开关等的盖板内置RS-485通信用端子排、内置模拟量输入输出端子排、RUN/STOP/RESET开关、SD存储卡槽等位于此盖板下[6]CARDLED显示SD存储卡是否可以用灯亮：可使用或不可拆下闪烁：准备中灯灭：未插入或可拆下RDLED用内置RS-485通信接收数据时灯亮SDLED用内置RS-485通信发送数据时灯亮SD/RDLED用内置以太网通信收发数据时灯亮[7]连接扩展板用的连接器盖板保护连接扩展板用的连接器、电池等的盖板电池安装在此盖板下[8]输入显示LED输入接通时灯亮[9]次段扩展连接器盖板保护次段扩展连接器的盖板。将扩展模块的扩展电缆连接到位于盖板下的次段扩展连接器上[10]PWRLEDCPU模块的通电状态灯亮：通电中灯灭：停电或硬件异常ERRLED显示CPU模块的错误状态灯亮：发生错误中或硬件异常闪烁：发生错误中，硬件异常或复位灯灭：正常动作中P.RUNLED显示程序动作状态灯亮：正常动作中闪烁：PAUSE状态灯灭：停止中或发生停止错误中BATLED显示电池的状态闪烁：发生电池出错灯灭：正常动作中[11]输出显示LED输出接通时灯亮第三章1.系统的构建（2）I/O扩展模块（内置服务电源型）输入输出扩展模块（内置服务电源型）是内置了电源、输入和输出接口的扩展模块，用于扩展开关量。可以连接在基本单元或者其他I/O扩展模块上使用。可以给连接在其后的扩展设备供电。如FX5-32ER/ES。（3）I/O扩展模块（非内置服务电源型）I/O扩展模块（非内置服务电源型）是内置输入或是输出的模块，用于扩展开关量I/O。可以连接在基本单元或者其他I/O扩展模块。如FX5-8EYT/ESS（8点输出）。（4）特殊功能模块特殊功能模块(SpecialFuctionModule，SFM)，实现开关量以外其他功能的模块。如定位运动控制(FX5-40SSC-S)、高速脉冲（FX5-16ET/ES-H）、网络系统(FX5-CCLIEF，CC-LinKIE主站)等功能。（5）特殊适配器特殊适配器功能类似于SFM，也包含模拟量、定位、通信等各类功能的控制，如FX5-4AD-PT-ADP、FX5-4DA-ADP，使用时安装在基本单元左侧。（6）其他外部设备其他外部设备也是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类：1)编程设备：编程软件（GX-Works3），通过计算机进行程序编制、设定系统参数、程序监控。2)存储设备：存储器盒，安装在基本单元，存储器盒内的程序取代内置RAM存储区中的程序而优先运行。可用于扩大程序容量，传送程序。3)功能扩展板：用于安装特殊适配器用的连接器转换或实现通信功能时使用。如FX5U-232-BD。第三章2.系统构建规则对于FX5U系列产品，需求整个系统的输入输出点数与远程I/O点数的合计在512点以下。输入输出点数的计算：计算基本单元、I/O扩展单元/模块的输入输出点数、特殊功能单元/模块的输入输出占用点数、总线转换模块的输入输出点数，以及CC-Link主站和AnyWireASLINK主站输入输出点数。（1）输入输出点数为CPU模块、I/O模块的输入输出点数以及智能模块、总线转换模块输入输出占用点数的合计。CPU模块和I/O模块的输入输出点数为CPU模块和I/O模块的输入（X）与输出（Y）的合计点数。输入输出点数合计在256点以内。可以通过图3-13所示计算公式进行计算。图3-13输入输出点数的计算(A)CPU模块的输入输出点数；(B)I/O模块的输入输出点数；(C)智能模块的台数、总线转换模块的台数；注意事项：智能模块输入输出占用点数为8点/台。不同型号的输入输出占用点数基本一致。第三章2.系统构建规则(2）使用网络的主站模块时，计算连接到网络上的远程I/O输入输出点数，要加到上一步计算得出的输入输出点数中。可以通过图3-14所示计算公式进行计算。注意事项：远程I/O点数的合计设为384点以下，并且远程I/O点数的最大点数因网络种类而异。说明：（a）CC-LinkIEBasic现场网络远程I/O点数；（b）CC-Link远程I/O点数；（c）AnyWireASLINK远程I/O点数；图3-14远程I/O点数的计算第三章2.系统构建规则①计算CC-LinkIEBasic现场网络远程I/O按照“占用站数×64点”计算CC-LinkIEBasic现场网络上使用的远程I/O点。可以通过图3-15所示计算公式进行计算。②计算CC-Link远程I/O按照“站数×32点”，计算cc-link远程I/O站中实际使用的远程I/O点数。注意事项：使用32点以下的远程I/O时，同样通过“站数×32点”计算。可以通过图3-16所示计算公式进行计算。图3-15CC-LinkIEBasic现场网络上实际使用远程I/O点数的计算图3-16CC-Link实际使用远程I/O点数的计算第三章2.系统构建规则③设定AnyWireASLINK远程I/O通过AnyWireASLINK主站的旋转开关设定的输入输出点数,被分配给AnyWireASLINK的远程I/O。可以通过图3-17所示公式进行计算。(3)计算输入输出点数与远程I/O点数的合计FX5UCPU模块可在扩展设备输入输出点数与远程I/O点数合计512点以下进行控制，关于特殊功能单元/模块的输入输出点数计算方法如图3-18所示。图3-17设定AnyWireASLINK远程I/O点数图3-18特殊功能单元/模块的输入输出点数计算第三章2.系统构建规则(4)根据以上规则，总体上整个系统的输入输出点数含远程I/O配置如图3-19所示。图3-19整个PLC系统的输入输出点数（含远程I/O配置）第三章2.电流消耗的限制【举例说明1】：一套PLC控制系统，使用的模块为FX5U-32MT/ES、FX5-232ADP、FX5-16EYT/ES、FX5-16EX/ES、FX5-40-SSC-S，系统结构如图3-20所示，计算该系统的电源消耗，判定电源是否满足要求？由CPU模块供电解：该系统电源由基本单元CPU模块供给，电流消耗的统计见表3-2。表3-2系统各模块电流消耗统计机型型号消耗电流DC5V电源DC24V电源扩展适配器FX5-232ADP30mA30mA输出模块FX5-16EYT/ES100mA125mA输入模块FX5-16EX/ES100mA简单运动模块FX5-40SSC-S外部单独供电电流消耗小计230mA155mAFX5U-32MT/ES模块总供给电量900mA480mA剩余电量670mA325mA根据上述统计表数据，判定系统电源是满足要求的。图3-20举例示意图第三章3.5.2输入输出编号1．输入输出编号及分配如果基本单元连接I/O扩展模块，系统上电时，会自动完成输入输出编号(X，Y)分配（8进制数）。输入输出编号(X，Y)的分配方法：(1)输入输出编号(X，Y)如下所示，以8进制数进行分配：X000～X007,X010～X017,X020～X027…,X070～X077,Xl00～X107…Y000～Y007,Y010～Y017,Y020～Y027…,Y070～Y077,Yl00～Y107…(2)扩展输入输出时的编号：I/O扩展模块的地址编号接着前面的输入编号和输出编号，分别分配各自的输入、输出编号。输入、输出(X，Y)的分配，如图3-21所示。图3-21输入、输出(X，Y)地址分配第三章2．特殊功能模块单元编号(1)特殊功能模块从最靠近基本单元右侧的模块开始，特殊功能模块依次分配单元号为No.1，No.2…No.16。(2)不分配单元号No.的产品1)I/O模块FX5-16EYT/ES、FX5-16EX/ES等2)扩展板FX5-485-BD、FX5-232-BD等3)扩展适配器FX5-485ADP、FX5-232ADP等4)连接器转换模块FX5-CNV-IF5)连接器转换适配器FX5-CNV-BC6)扩展电源模块FX5-C1PS-5VF、X5-1PSU-5V特殊功能模块的单元号No.分配，如图3-22所示图3-22单元号No.的分配第三章3.5.3输入输出电路1.输入电路（1）源、漏型两种输入回路1）漏型输入[“-”公共端]当输入信号的电流是从输入(X)端子流出时，称为漏型输入，如图3-23所示。2）源型输入[“+”公共端]当输入信号的电流是从输入(X)端子流人时，称为源型输入，如图3-24所示。（2）漏型/源型输入的切换方法通过将[S/S]端子与[OV]端子或者[24V]端子中的一个连接，实现漏型/源型输入的切换。漏型输入：连接[24V]端子和[S/S]端子。源型输入：连接[OV]端子和[S/S]端子。注意事项：1）关于漏型/源型输入的混合使用通过选择，可以将基本单元的所有输入(X)设置为漏型输入或是源型输入，但是不能混合使用。①基本单元和I/O扩展模块，可以分别选择漏型输入或者是源型输入；②I/O扩展模块，是根据扩展模块（供电侧）的漏型输入或者是源型输入的选择来决定。图3-24源型输入图3-23漏型输入第三章2.输出电路（1）晶体管输出（漏型、源型输出）FX5U系列基本单元、I/O扩展模块晶体管输出方式的产品中，有漏型和源型输出两种规格。1）两种输出回路①漏型输出[“-”公共端]负载电流流向输出(Y)端子，称为漏型输出，如图3-25所示，亚洲市场普遍应用。②源型输出[“+”公共端]负载电流从输出(Y)端子流出，称为源型输出，如图3-26所示，欧洲市场普遍应用。图3-25晶体管漏型输出

图3-26晶体管源型输出第三章2.输出电路2）输出端子①漏型输出电流流向输出(Y)端子。COM□输出公共端子上连接负载电源的负极。COM□输出公共端子之间内部未连接。漏型输出端子如图3-27所示。②源型输出电流从输出(Y)端子中流出。+V□输出公共端子上连接负载电源的正极。+V□输出公共端子之间内部未连接。源型输出端子如图3-28所示，三菱电机亚太地区发布产品以漏型输出为主。图3-28源型输出端子图3-27漏型输出端子第三章2.输出电路3）外部电源负载电源为DC5～30V的平滑电源，常用24V直流开关电源作为外部负载电源。4）回路隔离PLC内部回路与输出晶体管之间采用光耦隔离。而且，各公共端部分之间也相互隔离。5）响应时间PLC驱动（或是断开）光耦之后，到晶体管完成ON（或者OFF）动作的时间见表3-3。因此,当对响应性能有要求时，且在负载较轻的情况下，请按照图3-29所示，虚设电阻，以增加负载电流。表3-3响应时间区分响应时间负载电流基本单元Y0，Y1，Y2，Y3＜2.5μsDC5～24V10mA以上使用脉冲串输出或者定位相关的指令时，务必将电流控制在10～100mA(DC5～24V)Y4以后＜0.2msDC24V200mA以上I/O扩展单元/输出扩展模块＜0.2msDC24V200mA（a)漏型输出(b)源型输出图3-29虚设电阻第三章6）外部接线上的注意事项①针对负载短路的保护回路当连接在输出端子上的负载短路时，有可能会烧坏输出元器件或者电路板。在输出电路中加入熔断器实现短路保护。负载驱动用电源选用容量约为负载电流2倍，如图3-30所示。②互锁对于同时接通后会引起短路故障的正反转用接触器之类的负载，在PLC的内部程序中进行互锁，同时还需要在PLC外部采取硬件互锁的措施，如图3-31所示。③使用感性负载时的触点保护回路连接感性负载（例如线圈）的时候，根据具体情况，必要时在负载中并联续流二极管。可参考使用符合下列规格的二极管（续流用），见表3-4。(a)漏型输出

(b)源型输出图3-30负载短路保护(a)漏型输出

(b)源型输出图3-31外部互锁第三章6）外部接线上的注意事项表3-4二极管规格项目指标反向电压负载电压的5～10倍正向电流负载电流以上使用感性负载时的触点保护回路，如图3-32。(a)漏型输出

(b)源型输出图3-32使用电感性负载时的触点保护回路第三章7）外部接线实例图3-33晶体管漏型输出外部接线图图3-34晶体管源型输出外部接线图7）外部接线实例①晶体管漏型输出，如图3-33所示。注意事项：在PLC输出电路中，没有内置熔丝，为防止由于负载短路导致PLC输出接口的损坏，务必在负载电路中配置合适的熔丝。②晶体管源型输出，如图3-34所示。注意事项：在PLC输出电路中，没有