【正文】 X2N 型 PLC是三菱公司的近期產(chǎn)品。 電子工業(yè)出版社（ 1） （ 2） 對于大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合自動控制的 PLC，大多已采用多 CPU的結(jié)構(gòu)，有閉環(huán)控制的 PID模塊、模擬量的模糊控制，自適應(yīng)、參數(shù)自整定功能。電子工業(yè)出版社? 目前工業(yè)控制系統(tǒng)的趨勢是采用開放式的應(yīng)用平臺，即網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、監(jiān)視及顯示均采用國際標準或工業(yè)標準，如操作系統(tǒng)采用 UNIX、 MSDOS、 Windows、 OS2等，這樣可實現(xiàn)不同廠家的 PLC產(chǎn)品可以在一個網(wǎng)絡(luò)中運行。? 近年來推出以計算機和 PLC結(jié)合應(yīng)用的方式有：在 PLC的 CPU模塊旁邊加插 Windows采用這種方式后將生產(chǎn)和管理更加便利，將數(shù)據(jù)處理、通信、控制程序統(tǒng)一，也保留了 PLC的簡單、易用和高可靠性的特點，同時又具有計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力，使現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計劃調(diào)度、管理可以直接上機操作獲取。點以下，用戶程序存儲器容量為 2K字以下（ 1K=1024，存儲一個 1或 0的二進制碼稱為一位，一個字為 16位）。大型 PLC的 I/O點數(shù)在 2048點以上。（ 3）按照結(jié)構(gòu)形狀分類PLC可以分為整體式和模塊式兩種。 低檔 PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等基本功能?？梢詫崿F(xiàn)邏輯、順序、計時、計數(shù)等控制功能。 高檔 PLC增設(shè)有帶符號算術(shù)運算、矩陣運算等功能，使其運算能力提高。 電子工業(yè)出版社? （ 1）輸入 /輸出點數(shù)? 對于開關(guān)量采用最大的 I/O點數(shù)表示。 （ 2） PLC內(nèi)部繼電器的種類和點數(shù) ? 包括輔助繼電器、特殊的輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、移位寄存器等。通常用 K字（KW）、 K字節(jié)（ KB）、 K位來表示。可用一個粗略指標表示，即用每執(zhí)行 1000條指令所需時間來估算，通常為 10mS左右。也有用 mS/K為單位表示。? （ 5）編程語言及指令功能? 梯形圖語言、助記符語言、流程圖語言及高級語言等。同一廠家的不同型號的 PLC其指令擴展的深度是不同的。? （ 7）可擴展性? 有模擬量處理、高速處理、溫度控制、通信等模塊。? 1．中央處理單元（ CPU）? 中央處理單元是 PLC的核心，主要采用的 CPU芯片：? 通用微處理器（如 Inter公司的 8080、 808 80386到Pentium系列芯片等）；? 單片機（如 Inter公司的 805 8096系列等）以及雙極位片式微處理器（如 AM2900、 AM290 AM2903等）三種類型，也有采用廠家自行設(shè)計的專用 CPU芯片。 PLC的檔次越高， CPU的位數(shù)也越多，系統(tǒng)處理的信息量越大，運算的速度也越快，指令功能越強。系統(tǒng)存儲器用于存放 PLC內(nèi)部系統(tǒng)的管理程序。 用戶程序存儲器的容量一般以字為單位，三菱公司的 FX系列 PLC的用戶程序存儲器以步為單位（每步占 2個字）。電子工業(yè)出版社（可編程控制器的基本組成） /輸出單元（ I/O接口電路 ） I/O單元是 PLC與工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的接口部件，在模塊式 PLC中采用的是模塊式 I/O部件。 PLC用I/O單元將各種開關(guān)、按鈕以及傳感器等直接接到 PLC輸入端，也可以將各種執(zhí)行機構(gòu)（電磁閥、繼電器、接觸器、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速器等）直接接到 PLC的輸出端，它們可以是用直流、交流或高電壓、低電壓開關(guān)量信號驅(qū)動的機構(gòu)，也可以是用模擬量驅(qū)動的機構(gòu)。 PLC對電源的穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓額定值為（+10～ 15） %的范圍內(nèi)波動。電子工業(yè)出版社（可編程控制器的基本組成）CPU單元和 I/O單元由 PLC內(nèi)部的穩(wěn)壓電源供電。有些 PLC的電源部分還有 24VDC輸出，用于對外部傳感器供電，但電流是毫安級。編程器不僅用于編程，還可以利用它進行程序的修改和檢查、對PLC工作狀態(tài)的監(jiān)控。大中型 PLC采用帶有顯示屏的編程器及在通用計算機上采用專用軟件編程。也可以將程序先存在編程器的存儲器中，然后再轉(zhuǎn)入到 PLC的用戶存儲器。例如對 PLC的內(nèi)部器件實施強迫接通 /斷開、置位 /復(fù)位命令，以及監(jiān)控器件的功能是否正常。離線編程不影響 PLC的工作。是目前使用最多一種編程語言，如圖 12所示。當存儲器中的某位為 1時，表示相應(yīng)的繼電器線圈得電或者是相應(yīng)的常開觸點閉合、常閉觸點斷開。所以梯形圖中是沒有任何物理電流流過的。輸入信號為 ON時，線圈得電，該線圈所帶的常開觸點閉合、常閉觸點斷開。分析時可認為左母線是電源的正極，右母線是負極，概念電流只能從左向右流動，梯形圖邏輯執(zhí)行的順序是從左到右，上到下。 梯形圖有多個梯級組成，每個梯級有一個或多個支路，并由一個輸出元件構(gòu)成，最右邊的元件必須是輸出元件。電子工業(yè)出版社（可編程控制器的常用編程語言）? （ 2）指令語句表編程語言 這種編程語言是和計算機匯編語言類似的助記符語言形式，采用一系列的指令語句組成的語句表將控制流程描述出來，并通過編程器送到 PLC中去。 （ 3）順序功能圖編程 順序功能圖也是一種編程方法。目前國際電工協(xié)會（ IEC）正在實施發(fā)展這種新式的編程標準。采用功能圖對順序控制系統(tǒng)編程非常方便，同時也很直觀，在功能圖中用戶可以根據(jù)順序控制步驟執(zhí)行條件的變化，分析程序的執(zhí)行過程，可以清楚地看到，在程序執(zhí)行過程中的每一步的狀態(tài)，便于程序的設(shè)計及調(diào)試。采用雷同與門、或門的方框表示邏輯運算關(guān)系。現(xiàn)在不同的 PLC生產(chǎn)廠家對這種編程語言所用的符號和名稱也是不一樣的。圖 14表示一個或 ”“ 非”“ 與 ” 操作的邏輯圖編程示例。此外還要完成一些輔助的工作，因此 PLC實際上是按照分時操作進行工作的，此工作過程稱為循環(huán)掃描的工作方式，如圖 15所示。初始化工作包括硬件初始化， I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化。因此開機時， CPU首先使輸入暫存器清零，更新編程器的顯示內(nèi)容，更新時鐘和特殊輔助繼電器內(nèi)容等。 當 PLC的工作方式開關(guān)置于 STOP狀態(tài)時，只完成初始化處理和通信服務(wù)任務(wù)。執(zhí)行用戶程序的工作過程分為三個階段，如下所述。在自診斷階段，PLC要檢查 CPU模塊及其他內(nèi)部硬件工作是否正常。第二階段是輸入信號處理階段 該階段 CPU對輸入端進行掃描，將獲得的各個輸入端子的信號送到輸入暫存器存放。不會受到各個輸入端子信號變化的影響，因此不會造成運算結(jié)果的混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。在這個階段中， PLC進行用戶程序的處理，它對用戶程序進行從上到下（從第 000句到結(jié)束語句）依次掃描，并根據(jù)輸入暫存器的輸入信號和有關(guān)指令進行運算和處理，最后將結(jié)果寫入輸出暫存器中。然后， CPU又返回執(zhí)行下一個循環(huán)的掃描周期 。當 CPU進入程序處理階段后，輸入端將被封鎖，直到下一個掃描周期的輸入處理階段才對輸入狀態(tài)端進行新的掃描。 （ 2）集中輸出 PLC在一個工作周期內(nèi)，其輸出暫存器中的數(shù)據(jù)跟隨輸出指令執(zhí)行的結(jié)果而變化，而輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)一直保持不變，直到第四階段才對輸出鎖存器的數(shù)據(jù)刷新。電子工業(yè)出版社 如圖 16所示，在初始化之后， CPU首先將輸入數(shù)據(jù)存入輸入暫存器。 CPU執(zhí)行該條指令，即將 X0單元的內(nèi)容存入結(jié)果寄存器。 CPU再執(zhí)行第二條指令 AND X1，即將結(jié)果寄存器的內(nèi)容和 X1的狀態(tài)相與后，再送到結(jié)果寄存器。再將 OUT Y0指令存入指令寄存器， CPU執(zhí)行第三條指令，即將結(jié)果寄存器的內(nèi)容送到輸出暫存器 Y0單元， …… CPU一直執(zhí)行到程序的最后一條語句（ END），才對輸出信號進行刷新。電子工業(yè)出版社可編程控制器執(zhí)行用戶程序的過程示意圖 圖 16電子工業(yè)出版社 I/O單元 /輸出單元? 交 /直流開關(guān)信號輸入單元? 交 /直流開關(guān)輸入單元如圖 17所示，它和直流開關(guān)信號輸入單元很相像，所不同的是它不僅能用于直流的輸入，也可以用于交流的輸入，其電路的具體結(jié)構(gòu)分為 8點和 16點兩種，前者用于 12～ 24V，后者只允許用于 24V。? 無源繼電器接點輸出單元用于交、直流負載。無源繼電器接點輸出單元分為8點和 12點兩種。其外接電源為 12～ 48VDC，電流允許為 1A，分為 8點和 12點兩種類型。也分為 8點和 12點兩種。? 匯點式輸入接線指輸入回路有一個公共端（匯集端） COM，它可以是全部輸入點為一組，并共用一個公共端和一個電源，如圖 a)所示的直流輸入單元，其直流電源由 PLC內(nèi)部提供。匯點式輸入接線方式可以用于直流也可以用于交流輸入單元，交流輸入單元的電源由用戶提供。圖 19a） b） C）電子工業(yè)出版社2．輸出接線方式 根據(jù)輸出單元與外部用戶輸出設(shè)備的接線形式分為，匯點式輸出和分隔式輸出兩種基本形式。 可以把全部輸出點匯集成一組共用一個公共端 COM和一個電源。這兩種形式的電源均由用戶提供，可根據(jù)實際負載確定選用直流或交流電源。（ 1）圖中 圖 112電子工業(yè)出版社（ PLC輸出電路的連接說明）（ 2）由于 PLC輸出電路中未接熔斷器，因此每四點應(yīng)使用一個 5～ 15A的熔斷器，用于防止短路等原因造成損壞 PLC。（ 4）對正反轉(zhuǎn)接觸器的負載 KM KM2，在 PLC的程序中采用軟件互鎖的同時，在 PLC的外部也應(yīng)采取措施，以防止此類負載在兩個方向上同時動作。（ 6）在交流感性負載兩端并聯(lián)一個浪涌吸收器，用于降低噪音。每個軟繼電器都有確切的編號。本節(jié)以 FX2N系列為例介紹 PLC的內(nèi)部系統(tǒng)配置。 ? （ 2）輸出形式? R：繼電器輸出 S：三端雙向晶閘管開關(guān)元件輸出? T：晶體管輸出? （ 3）其他區(qū)分? 無符號： AC100/200V電源、 DC24V輸入。電子工業(yè)出版社6. FX2N系列 PLC的輔助設(shè)備? （ 1）編程器 ? 專用編程器（手持編程器和臺式編程器）。通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入 PLC的內(nèi)部，也可將 PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外部 EEPROM卡盒作備份。 ? （ 4）文本顯示器 ? FX2N系列 PLC可以配文本顯示器，文本顯示器同時還是操作控制單元，它可以在執(zhí)行程序的過程中修改某個量的數(shù)值，也可以直接設(shè)置輸入或輸出量。? /輸出（ I/O）繼電器? 在 PLC的內(nèi)部有一個用來存儲輸入 /輸出信號的 I/O存儲區(qū)，稱為 I/O狀態(tài)表或 I/O暫存器。 ? 輸入繼電器用 X表示。? 輸出繼電器用 Y表示。 電子工業(yè)出版社(編程軟元件 )2. M輔助繼電器 M有若干對常開觸點和常閉觸點；利用 PLC中其它繼電器觸點的閉合進行驅(qū)動，用于邏輯運算中的輔助運算，如狀態(tài)暫存、移位等運算，僅供中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)使用。 輔助繼電器包括有通用輔助繼電器和保持輔助繼電器兩種。電子工業(yè)出版社(編程軟元件 )（ 2）保持輔助繼電器（ M500～ M1023共 524點） 保持輔助繼電器有后備鋰電池供電，在電源中斷時能夠保持它們原來的狀態(tài)不變。（ 3）掉電保持專用的輔助繼電器 指具有專門功能的一些輔助繼電器。（ 4）特殊輔助繼電器 M8000～ M8255 分為兩大類：只讀式特殊輔助繼電器和讀寫式特殊輔助繼電器。利用 M8000的觸點起到 PLC運行監(jiān)視的作用。② M8002初始化脈沖繼電器（常開觸點）當 PLC一開始運行時， M8002產(chǎn)生寬度為一個掃描周期的單窄脈沖信號。③M8012 100mS時鐘脈沖發(fā)生器（ M8011為 10mS、M8013為 1S時鐘發(fā)生器）。 ⑤M8034 禁止全部輸出繼電器。電子工業(yè)出版社(編程軟元件 ) 狀態(tài)器是使用步進指令的基本元件，它與步進梯形圖指令配合使用。 S10～ S19 回零位狀態(tài)繼電器，共 10位。 S500～ S899 停電保護狀態(tài)繼電器，共 400點。 步狀態(tài)器的觸點使用次數(shù)不限。電子工業(yè)出版社(編程軟元件 )4. T定時器 定時器有若干個常開、常閉延時觸點。定時器有一個設(shè)定值寄存器（一個字長），一個當前值寄存器（一個字長）以及若干個觸點（位）。 定時器累計 PLC內(nèi)部的 1mS、 10mS、 100mS時鐘脈沖。定時器可以直接在用戶程序中設(shè)定時間常數(shù)，也可以利用數(shù)據(jù)寄存器 D中的數(shù)據(jù)作為時間常數(shù)。每個設(shè)定值范圍為 ～ ； 10mS定時器有 T200～ T245共 46點 ,設(shè)定值范圍為（ ～ ） S。每點的設(shè)定值范圍為 ～ ； 100mS積算定時器 T250～T255共 6點，每個設(shè)定值范圍為 ～ 。計數(shù)器的計數(shù)值，通過編程來設(shè)定。由于計數(shù)器具有加減計數(shù)功能所以又分為遞加或遞減計數(shù)器。因此其接通時間和斷開時間應(yīng)比 PLC掃描的周期稍長，通常其輸入信號頻率大約為幾個掃描周期。地址為 C0～ C199，其中 C0～C99是通用型的；而 C100～ C199是斷電保護型的。其中 C200～ C219是通用型， C220～ C234共 15點為斷電保護型。 2相輸入計數(shù)器的兩相輸入是 A和 B信號，它們決定于計數(shù)器是加計數(shù)器還是減計數(shù)器。電子工業(yè)出版社(編程軟元件 )6. 常數(shù)（ K/H） 常數(shù)計數(shù)器也作為器件對待，它在存儲器中占有一定的空間，十進制常數(shù)用 K表示