【正文】 第五章 FX2N系列可編程控制器 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 第三節(jié) FX2N系列 PLC的性能規(guī)格與內(nèi)部資源 第四節(jié) FX2N系列 PLC的基本指令編程法 第五節(jié) FX2N系列 PLC的功能圖與步進梯形圖 第六節(jié) FX2N系列 PLC的應(yīng)用指令編程方法 第七節(jié) FX2N系列 PLC的工程應(yīng)用 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 由繼電器接線控制系統(tǒng)，是以硬接線的方式保證順序動作的實現(xiàn)。 缺點是：由于采用固定接線形式，沒有通用性和靈活性，在工藝要求提出后才能制作，不能實現(xiàn)系列化生產(chǎn)；采用觸點的開關(guān)動作，當觸點打開時經(jīng)常產(chǎn)生電弧， 怎么辦？ 1968年，美國最大的汽車制造商 ——通用汽車公司 (GM公司 )為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要求尋找一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，此舉立即引起了開發(fā)熱潮。這十大條件是： ①編程方便，可現(xiàn)場修改程序； ②維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； ③可靠性高于繼電器控制裝置； ④體積小于繼電器控制盤； ⑤數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機； ⑥成本可與繼電器控制盤競爭； ⑦輸入可為市電； ⑧輸出可為市電，容量要求在 2A以上，可直接驅(qū)動接觸器等； ⑨擴展時原系統(tǒng)改變最少； ⑩用戶存儲器大于 4KB。 1969年，美國 DEC公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP一 14，在美國通用汽車公 司的生產(chǎn)線上試用成功，并取得了滿意的效果，可編程控制器自‘此誕生?？删幊炭刂破髯詥柺酪詠恚l(fā)展極為迅速。 1971年，日本開始生產(chǎn)可編程控制器。 1973年，歐洲開始生產(chǎn)可編程控制器。 1974年中國開始研制可編程控制器。 到現(xiàn)在世界各國的一些著名的電氣工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器裝置。 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 1． PLC的定義 美國電氣制造商協(xié)會 NEMA(National Electrical Manufacturers Association)和國際電工委員會IEC(International ElectrcItechnical Commission)對可編程控制器分別作了定義： 可編程控制器是一種專門用于工業(yè)環(huán)境的、以開關(guān)量邏輯控制為主的自動控制裝置。 它具有存儲控制程序的存儲器，能夠按照控制程序，將輸人的開關(guān)量 (或模擬量 )進行邏輯運算、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等處理后，以開關(guān)量 (或模擬量 )的形式輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 小貼士： 可編程邏輯控制器 PLC——Programmable Logical Controller 可編程控制器 PC——Programmable Controllers，但這很容易和個人計算機PC ——Personal Computer相混淆，因此，一般仍把 PLC作為可編程控制器的簡稱。 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 三菱公司的產(chǎn)品有： Q系列、 QnA系列、 Ans系列、A系列為模塊式大型 PLC，最大容量為 8K點。 Fx系列 → 小型 PLC，單元式，單機最大容量為 256點。 西門子公司產(chǎn)品有： S7—200微型 PLC，單機最大容量為 256點； S7—300小到中型 PLC單機最大容量為 1K點； S7—400大到超大型 PLC，單機可組態(tài)點數(shù)過萬點。 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 2． PLC的特點 (1)可靠性高，抗干擾能力強 → 用軟件實現(xiàn)大量的開關(guān)量邏輯運算；輸入采用直流低電壓；面向工業(yè)環(huán)境設(shè)計，采取了濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施。 (2)編程簡單 → 易于掌握 PLC采用梯形圖方式編寫程序。 (3)功能完善，靈活方便 → 不僅具有開關(guān)量邏輯控制功能和步進、計數(shù)功能，而且還具有模擬量處理、溫度控制、位置控制、網(wǎng)絡(luò)通 信等功能。既可單機使用、也可聯(lián)網(wǎng)運行。 (4)體積小、質(zhì)量輕、功耗低 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 3． PLC的可編程控制器的性能指標 (1)輸入／輸出點數(shù) (I／ O點數(shù) ) 指可編程控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標志著可以接多少個開關(guān)按鈕和可以控制多少個負載。 (2)存儲容量存儲容量 指可編程控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲器容量。 (3)掃描速度 一般以執(zhí)行 1000步指令所需時間來衡量，單位為 ms／千步，也有以執(zhí)行一步指令所需時間來計算的，單位用 us／步。 (4)功能擴展能力 可編程控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如 A／ D模塊、 D／ A模塊、位置控制模塊等。 (5)指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指一臺可編程控制器指令的總和，它是衡量可編程控制器功能強弱的主要指標。 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 4． PLC的可編程控制器的分類 ? 按結(jié)構(gòu)形式分類分為整體式和模塊式 ? 按控制規(guī)模大小，可以分為小型、中型和大型 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 5． PLC系統(tǒng)的組成 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 ?通常有干接觸、直流輸入、交流輸入三種形式。 ?干接觸式由內(nèi)部的直流電源供電，小型 PLC的直流輸入電路也由內(nèi)部的直流電源供電，交流輸入必須外加電源。 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 ?干接觸式由內(nèi)部的直流電源供電， 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 ?小型 PLC的直流輸入電路也由內(nèi)部的直流電源供電， 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 ?交流輸入必須外加電源。 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 繼電器輸出 晶體管輸出 晶閘管輸出 第一節(jié) 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 8. PLC輸出點與負載的實際連接示意圖 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 1． 可編程控制器 PLC的工作方式 例 2—1 有 2個開關(guān) X X2，其中任何一個接通都將立即點亮紅燈，2s鐘后點亮綠燈。 繼電器電路工作過程： 當 X1或 X2任一按鈕按下后，線圈 Y1接通， Y1觸點同時接通，時間繼電器線圈 T開始計時。此時， T觸點因時間未到，因此未接通。一旦時間到， T觸點接通，則 Y2線圈接通，同時 Y2觸點接通，整個過程完成。 可編程控制器的工作過程： 先讀人 Xl、 X2觸點信息，然后對 X X2狀態(tài)進行邏輯運算，若邏輯條件滿足，Y1線圈接通，此時外觸點 Y1接通，外電路形成回路，紅燈亮；在定時時間未到時， T觸點接通的條件不滿足，因此 Y2線圈不通電，綠燈不亮；在到 T時間后，Y2線圈才接通， Y2觸點接通，綠燈亮。 (1)PLC的掃描工作方式 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 ?可編程控制器在進入 RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)進行。 ?包括五個階斷：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。 ?掃描周期： PLC完成一次掃描過程所需的時間。 掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān) (2） PLC的程序執(zhí)行過程 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段 。 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 小貼士： ?： PLC在一個工作周期中，輸入掃描和輸出刷新的時間一般為 4ms左右，而程序執(zhí)行時間可因程序的長度不同而不同。 ?： 每個掃描周期還要包含自診斷及與外設(shè)通信等時間。如三菱 FX2N系列 PLc的自診斷時間為 。通信時間的長短與連接的外設(shè)多少有關(guān)系，如果沒有連接外設(shè)，則通信時間為 0。 ?3. I／ O響應(yīng)時間： PLC采用集中 I／ O刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變，不會影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果，可導(dǎo)致輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這也產(chǎn)生了 PLC的輸入、輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時間為 2～ 3個掃描周期。 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 2 ． PLC的編程語言 ?梯形圖語言 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 ?助記符語言（指令表） 第二節(jié) 可編程控制器的工作方式及編程語言 ?順序功能圖語言 (SFC) 第三節(jié) FX2N系列 PLC內(nèi)部資源 PLC的性能規(guī)格 第三節(jié) FX2N系列 PLC內(nèi)部資源 第三節(jié) FX2N系列 PLC內(nèi)部資源 第四節(jié) FX2N系列 PLC的基本指令編程法 1 ． 基本器件編程方法 （ 1）輸入觸點 X：八進制 X0～ X7， X10～ X17 （ 2）輸出繼電器 Y：八進制 Y0～ Y7， Y