第五章 FX系列可变程控制器

PLC和电气原理

第五章 FX系列可变程控制器5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 三菱可编程控制器简介 三菱可编程控制器的软元件的作用和功能 FX系列PLC的基本顺序指令 FX系列PLC的步进梯形图指令 FX系列PLC的功能指令 可编程控制器的禁忌和编程方法Date: 2013-8-7 Page: 1

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5.1 三菱可编程控制器简介5.1.1 FX2N系列PLC型号的说明FX2 N系列PLC型号表示如下： .

其中，系列总称除FX2N之外还有FX0、FX2、FXO S、FXI S、FXO N、FXI N、FX2 NC等。 单元类型： M——基本单元。 E——输入/输出混合扩展单元。 EX——扩展输入模块。 EY——扩展输出模块。Date: 2013-8-7 Page: 2

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5.1.1 FX2N系列PLC型号的说明输出形式： R——继电器输出。 S——晶闸管输出。 T——晶体管输出。 特殊品种： D—— DC电源，DC输出。 A1—— AC电源，AC(AC100-120V)输入或AC输出模块。 H——大电流输出扩展模块。 V——立式端子排的扩展模块。 C——接插口输入/输出方式。 F——输入滤波时间常数为lms的扩展模块。Date: 2013-8-7 Page: 3

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5.1.2

FX2N系列PLC硬件配置

FX2N系列PLC的硬件包括基本单元(可独立工作)、扩展单元、 扩展模块、模拟量输入/输出模块、各种特殊功能模块及外部设 备等。 1.FX2N系列PLC的基本单元FX2N系列PLC是FX家族中最先进的PLC系列。FX2N基本单位有16、 32、48、65、80、128点，6个基本FX2N单元中的每个单元都可以通过 I/O扩展单元扩充为256I/O点，其基本单元见表5-1。

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2.FX2N系列PLC的扩展单元

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5.2

三菱可编程控制器的软元件的作用和功能

在FX系列的PLC中，对于每种继电器都用一定的字母来 表示，X表示输入继电器， Y表示输出继电器， M表示辅助继电器， D表示数据继电器， T表示时间继电器， S表示状态继电器等， 并对这些软继电器进行编号，X和Y的编号用八进制表示。 5.2.1 输入继电器(X)

输入继电器与输人端相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号 的元件。PLC通过输人接口将外部输人信号状态(接通时为“1”,断 开时为“0”)读入并存储在输入映像寄存器中。Date: 2013-8-7 Page: 6

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FX2N系列PLC输人/输出继电器编号见表5-4

输入继电器X1的等效电路如图5-1所示

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5.2.2

输出继电器(Y)

输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载(用户输 出设备)的。由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载。输出继电 路Y0的等效电路如图5-2所示。

5.2.3 辅助继电器(M) 辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，一般的辅助继电器 与继电器控制系统中的中间继电器相似。辅助继电器不能直接驱动 外部负载。辅助继电器采用M与十进制数共同组成编号。Date: 20

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1.通用辅助继电器(M0~M499)作用：通用辅助继电器常在逻辑运算中作为辅助运算、状态暂存、 移位等。 FX2N系列共有500点通用辅助继电器。通用辅助继电器在PLC 运行时，如果电源突然断电，则全部线圈均断电(OFF)。

2.断电保持辅助继电器(M500~M3071)FX2N系列有M500~M3071共2572个断电保持辅助继电器。它 与普通辅助继电器不同的是具有断电保护功能，即能记忆电源中 断瞬时的状态，并在重新通电后再现其状态。

3.特殊辅助继电器FX2N系列PLC有256个特殊辅助继电器，可分成触点型和 线圈型两大类。Date: 2013-8-7 Page: 9

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(1)触点型触点型线圈由PLC自动驱动，用户只可使用其触点。 M8000:运行监视器(在PLC运行中接通),M8001与M8000相反逻辑。 M8002:初始脉冲(仅在运行开始时瞬间接通),M8003与M8002相反 逻辑。 M8011、M8012、M8013和M8014是分别产生10 ms、lOO ms、1s和 lmin时钟脉冲的特殊辅助继电器。 M8000、M8002、M8012的波形图如图5-5所示。

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(2)线圈型由用户程序驱动线圈后PLC执行特定的动作。 M8033:若使其线圈得电，则PLC停止时保持输出映像存储器和数 据寄存器内容。 M8034:若使其线圈得电，则将PLC的输出全部禁止。 M8039:若使其线圈得电，则PLC按D8039中指定的扫描时间工作。

5.2.4

状态器(S)

状态器用来记录系统运行中的状态，是编制顺序控制程序的重 要编程元件，它与后述的步进顺控指令STL配合应用。 状态器有五种类型： 初始状态器SO~S9共1O点； 回零状态器S10~S19共10点； 通用状态器S2O~S499共480点； 断电保持的状态器S5OO~S899,共400点； 报警状态器(可用作外部故障诊断输出)S9OO~S999共l00点。Date: 2013-8-7 Page: 11

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5.2.5

定时器(T)

PLC中的定时器(T)相当于继电器控制系统中的通电型时间继 电器。它可以提供无限对常开、常闭延时触点。 定时器中有： 设定值寄存器(一个字长); 当前值寄存器(一个字长); 输出触点的映像寄存器(一个二进制位)。 这三个量使用同一地址编号。 FX2N系列PLC中定时器可分为通用定时器、积算定时器两种。它 们是通过对一定周期的时钟脉冲进行累计而实现定时的。 时钟脉冲的周期： 1ms、10ms、1OOms三种，当所计数达到设定值时触点动作。设 定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。Date: 2013-8-7 Page: 12

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1.通用定时器通用定时器的特点:不具备断电的保持功能，即当输入电路断 开或停电时定时器复位。 通用定时器有1OOms和10ms通用定时器两种。 (1)1O0ms通用定时器(TO~T199) 共2OO点，其中，T192~T199 为子程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对1OO ms时钟累 积计数，设定值为1~32767

,所以其定时范围为O.1~3276.7s。 (2)1Oms通用定时器(T2OO~T245) 共46点，这类定时器是对 1Oms时钟累积计数，设定值为1~32767,所以其定时范围为O.1~ 327.67s。

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2.积算定时器积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或 定时器线圈为OFF,积算定时器将保持当前的计数值(当前值),通 电或定时器线圈为ON后继续累积，即其当前值具有保持功能. 只有将积算定时器复位，当前值才变为O。 (1)1ms积算定时器(T246~T249) 共4点，是对1ms时钟脉冲进 行累积计数的，定时的时间范围为O.OO1~32.767s。 (2)1OOms积算定时器(T25O~T255) 共6点，是对1OOms时钟脉冲 进行累积计数的，定时的时间范围为O.1~3276.7s。

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5.2.6

计数器(C)

FX2N系列计数器分: 内部计数器; 高速计数器两类。 1.内部计数器 (1)16位增计数器(CO~C199) 共200点。其中， CO~C99为通用型; C100~C199共100点为断电保持型(断电保持型即断电后能保持 当前值待通电后继续计数)。 这类计数器为递加计数，应用前先对其设置设定值，当输人信 号(上升沿)个数累加到设定值时，计数器动作，其常开触点闭合、 常闭触点断开。计数器的设定值为1~32767(16位二进制)。

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(2)32位增、减计数器(C200~C234)共有35点，32位加、减计数器. C200~C219(共2O点)为通用型， C220~C234(共15点)为断电保持型。 这类计数器与16位增计数器除了位数不同外，还在于它能通 过控制实现加、减双向计数。 C2OO~C234是增计数还是减计数，分别由特殊辅助继电器M82 00~M8234设定。 对应的特殊辅助继电器被置为ON 时为减计数， 置为OFF时为增计数。 2.高速计数器(C235~C255) 高速计数器与内部计数器相比除了允许输入频率高之外，应用 也更为灵活，高速计数器均有断电保持功能.Date: 2013-8-7 Page: 16

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5.2.7

数据寄存器(D)

PLC在进行输入/输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要 许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存器为16位，可用两个 数据寄存器来存储32位数据。数据寄存器有以下几种类型。 1.通用数据寄存器(DO~D199) 通用数据寄存器(DO~D199) 共200点。 当M8033为ON时，DO~D199有断电保护功能； 当M8033为OFF时则它们无断电保护功能，这种情况下PLC 由 2.断电保持数据寄存器(D200~D7999) RUN-STOP或停电时，数据全部清零。 断电保持数据寄存器(D200~D7999) 共7800点。其中， D200~D511(共312点)有断电保持功能; D490~D509供通信用； D512~D7999的断电保持功能不能用软件改变，但可以用指令 清除它们的内容。 D1000以上寄存器作为文件寄存器。 Date: 2013-8-7 Page: 17

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5.2.7

数据寄存器(D)

3.特

殊数据寄存器(D8000~D8255) 特殊数据寄存器(D8000~D8255)共256点。 作用:用来监控PLC的运行状态，例如扫描时间、电池电压等。 未加定义的特殊数据寄存器，用户不能使用。

4.变址寄存器(V、Z) FX2N系列PLC有V0~V7和Z0~Z7共16个变址寄存器，它们都是 16位的寄存器。变址寄存器V、Z实际上是一种特殊用途的数据寄存 器，其作用相当于计算机中的变址寄存器，用于改变元件的编号 (变址)。例如VO=5,则执行D20V0时，被执行的编号为D25(D20+5)。

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5.2.8

指针(P、I)

指针:用来指示分支指令的跳转目标和中断程序的入口标号。分为 分支用指针、 输人中断指针、 定时器中断指针、 计数器中断指针。 1.分支用指针(P0~P127) FX2N有PO~P127共128点分支用指针。分支指针用来指示 跳转指令(CJ)的跳转目标、 子程序调用指令(CALL)调用子程序的人口地址。 2.输入中断指针(I00口~I50口) 输人中断指针(IOO口~I5O口)共6点。它们是用来指示由特定 输入端的输入信号而产生中断的中断服务程序的人口位置，这类中 断不受PLC扫描周期的影响，可以及时处理外界信息。 例如，I101为当输人X1从OFF一ON变化时，执行以I101为标号后面 的中断程序，并根据IRET指令返回。Date: 2013-8-7 Page: 19

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3.定时器中断指针(I6口口~I8口口) 定时器中断指针(16口口~18口口) 共3点。它们是用来指示 周期定时中断的中断服务程序的入口位置，这类中断的作用是PLC 以指定的周期定时执行中断服务程序，定时循环处理某些任务。 处理的时间也不受PLC扫描周期的限制。口口表示定时范围，可在 1O~99ms中选取。 4.计数器中断指针(I010~I060) 计数器中断指针(I010~I060)共6点。它们用在PLC内置的高速 计数器中。根据高速计数器的计数当前值与计数设定值的关系确定 是否执行中断服务程序。它们常用于利用高速计数器优先处理计数 结果的场合。 5.2.9 常数(K、H) K是表示十进制整数的符号，主要用来指定定时器或计数器的 设定值及应用功能指令操作数中的数值； H是表示十六进制数，主要用来表示应用功能指令的操作数值。 例如，2O用十进制表示为K20,用十六进制则表示为H14。 Date: 2013-8-7 Page: 20

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5.3

FX系列PLC的基本顺控指令

FX系列PLC有基本逻辑指令2O多条、步进指令2条、功能指令 100多条(不同系列有所不同)。本节以FX2N为例，介绍其基本逻辑 指令和步进指令及其应用。

5.3.1

FX系列PLC的基本逻辑指令

1.取指令与输出指令(LD、LDI、OUT) LD是取指令，LDI是取反指令： LD和LDI指令主要用于将触点连接到母线上。 目标元件：X、Y、M、S、T和C。 OUT指令：对输出继电器、辅助继电器、状态、

定时器、计数 器的线圈驱动的指令，对于输入继电器不能使用。 目标软件：Y、M、S、T和C。并列的OUT指令能多次使用。Date: 2013-8-7 Page: 21

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