三菱PLC觸摸屏與變頻器應用技術二

1、三菱PLC觸摸屏和變頻器應用技術 主編 曹菁1)了解PLC的產(chǎn)生、特點、應用和發(fā)展狀況等。2)掌握PLC的基本結構和工作原理。3)熟悉FX2N系列PLC的軟元件，掌握主要軟元件的功能和應用注意事項。4)了解PLC的各種編程語言的特點。5)掌握SWOPC-FXGP/WIN-C和GX Developer編程軟件的基本操作，熟悉軟件的主要功能。1)能熟練操作SWOPC-FXGP/WIN-C和GX Developer編程軟件，完成程序的編寫、下載、監(jiān)測等操作。2)能根據(jù)控制系統(tǒng)輸入信號與輸出信號的要求，熟練完成PLC的外部接線操作。一、項目任務二、相關知識點三、思考與練習一、項目任務二、相關知識點三、

2、項目實施四、知識進階五、思考與練習一、項目任務二、相關知識點三、項目實施四、思考與練習一、項目任務二、項目分析三、相關知識點四、項目實施五、知識進階六、思考與練習一、項目任務1)了解PLC的產(chǎn)生、特點、應用和發(fā)展狀況等基本知識。2)掌握PLC的基本結構和工作原理。3)了解FX2N系列PLC的軟元件，掌握主要軟元件的功能和應用注意事項。4)了解PLC的各種編程語言的特點。二、相關知識點1.PLC的產(chǎn)生2.PLC的特點3.PLC的應用4.PLC的分類5.PLC的發(fā)展6.PLC的基本結構7.PLC的工作原理8.PLC的編程語言9.PLC的技術指標10.FX2N系列PLC的軟元件11.三菱FX系列PL

3、C型號說明1.PLC的產(chǎn)生1)編程方便，可在現(xiàn)場修改程序。2)維護方便，最好是插件式結構。3)可靠性高于繼電器控制柜。4)體積小于繼電器控制柜。5)成本可與繼電器控制柜競爭。6)數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計算機。7)可以直接用交流115V輸入。8)通用性強，系統(tǒng)擴展方便，更動最少。9)用戶存儲器容量大于4KB。10)輸出為交流115V，負載電流要求在2A以上，可直接驅動電磁閥和交流接觸器等。2.PLC的特點PLC自問世以來不斷發(fā)展，因此，對它下一個確切的定義是困難的，1987年2月，國際電工委員會（IEC）頒布的草案中將PLC定義為：“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它

4、采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、算術運算等操作的指令并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?！庇纱丝梢姡琍LC實質上是一種面向用戶的工業(yè)控制專用計算機，它的主要特點是：1）可靠性高，抗干擾能力強。2）適應性好，具有柔性。3）功能完善，接口多樣。4）易于操作，維護方便。5）編程簡單易學。6）體積小、重量輕、功耗低。3.PLC的應用(1)開關量邏輯控制這是PLC最基本的應用，即用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。(2)模擬量

5、過程控制除了數(shù)字量之外，PLC還能控制連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、速度、流量、液位、電壓和電流等模擬量。(3)運動控制大多數(shù)PLC都有拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊。(4)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理目前PLC都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、算術與邏輯運算指令和循環(huán)移位與移位指令，所以由PLC構成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便地對生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集、分析和加工處理。3.PLC的應用(5)通信聯(lián)網(wǎng)、多級控制PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間通信，要采用專用通信模塊，并利用RS232C或RS422A接口，用雙絞線、同軸電纜或光纜將它們連成網(wǎng)絡。(1)開關量邏輯控制這是PLC最基本的應

6、用，即用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。如機床電氣控制、電動機控制、注塑機控制、電鍍流水線、電梯控制等?？傊琍LC既可用于單機控制，也可用于多機群和生產(chǎn)線的控制。(2)模擬量過程控制除了數(shù)字量之外，PLC還能控制連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、速度、流量、液位、電壓和電流等模擬量。通過各種傳感器將相應的模擬量轉化為電信號，然后通過A/D模塊將它們轉換為數(shù)字量送到PLC的CPU處理，處理后的數(shù)字量再經(jīng)過D/A轉換為模擬量進行輸出控制，若使用專用的智能PID模塊，可以實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)過程控制。(3)運動控制大多數(shù)PLC都有拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模

7、塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。(4)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理目前PLC都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、算術與邏輯運算指令和循環(huán)移位與移位指令，所以由PLC構成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便地對生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集、分析和加工處理。數(shù)據(jù)處理通常用于如柔性制造系統(tǒng)、機器人和機械手的控制系統(tǒng)等大、中型控制系統(tǒng)中。(5)通信聯(lián)網(wǎng)、多級控制PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間通信，要采用專用通信模塊，并利用RS232C或RS422A接口，用雙絞線、同軸電纜或光纜將它們連成網(wǎng)絡。由一臺計算機與多臺PLC組成分布式控制系統(tǒng)，進行“集中管理，分散控制”，建立工廠的自動化

8、網(wǎng)絡。PLC還可以連接CRT（陰極射線管）顯示器或打印機，實現(xiàn)顯示和打印4.PLC的分類(1)按結構形式分類根據(jù)PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類，如圖2-1所示。(2)按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔3類。(3)按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型3類。(1)按結構形式分類根據(jù)PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類，如圖2-1所示。圖2-1整體式PLC和模塊式PLC(2)按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔3類。根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔

9、、中檔、高檔3類。1）低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。2）中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。3）高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大

10、規(guī)模過程控制或構成分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。(3)按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型3類。1）小型PLCI/O點數(shù)小于256點；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量在4KB以下。其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量I/O以外，還可以連接模擬量I/O及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)及各種應用指令。例如，美國通用電氣（GE）公司的GEI型；美國德州儀器公司的TI100；日本三菱電氣公司的FX系列；日本立石公司（歐姆龍）的C20、C40，日本東芝公司的EX20、E

11、X40，德國西門子公司的S7200，中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司的SR20/21。2）中型PLCI/O點數(shù)為2562048點；雙CPU，用戶存儲器容量為416KB。這種類型PLC一般采用模塊化結構，I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通信聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。例如，德國西門子公司的JP3S7300、SU5、SU6，中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司的SR400，日本立石公司的C500，GE公司的GE。JP3）大型PLCI/O點數(shù)大于2048點；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量

12、為16KB以上，具有極強的自診斷功能。通信聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通信聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型PLC還可以采用三CPU構成表決式系統(tǒng)，使機器的可靠性更高。例如，德國西門子公司的S7400，GE公司的GE，立石公司的C2000，三菱公司的K3等5.PLC的發(fā)展(1)國內外PLC發(fā)展應用概況PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。(2)PLC技術發(fā)展趨勢PLC技術隨著計算機和微電子技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，由1位機發(fā)展為8位機，隨著微處理器和微型計算機技術在PLC中的應用，現(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已使用16位、32位高性能微處理器，而

13、且實現(xiàn)了多處理器的多信道處理，通信技術使PLC的應用得到進一步的發(fā)展，未來PLC將朝兩極化、多功能、智能化和網(wǎng)絡化的模式方向發(fā)展。6.PLC的基本結構(1)中央處理器(CPU)同一般的微型計算機一樣，CPU是PLC的核心。(2)存儲器存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。(3)I/O單元I/O(輸入/輸出)單元，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。(4)電源PLC配有開關電源，以供內部電路使用。(5)編程裝置編程裝置的作用是編輯、調試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進行人機對話。6.PLC的基本結構圖2-2整體式PLC組成框圖6.PLC的基本結構圖2-3模塊式P

14、LC組成框圖(1)中央處理器(CPU)同一般的微型計算機一樣，CPU是PLC的核心。同一般的微型計算機一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU隨機型不同而不同，常用的有3類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達8個CPU。對于雙CPU系統(tǒng)，一般一個為字處理器，通常采用8

15、位或16位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內部定時器，監(jiān)視掃描時間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進行控制等；位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實現(xiàn)PLC編程語言向機器語言的轉換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實時控制要求。在PLC中，CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進行工作，歸納起來主要有以下幾個方面：1)接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。2)診斷電源、PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。3)通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存

16、器中。4)從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。5)根據(jù)執(zhí)行的結果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內容，通過輸出單元實現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。(2)存儲器存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序是由PLC的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調用管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設定等功能，提供PLC運行的平臺。系統(tǒng)程序關系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。用戶程序是

17、由用戶根據(jù)對生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應用程序，為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。PLC使用以下幾種物理存儲器：1)隨機存取存儲器（RAM）。2)只讀存儲器（ROM）。3)可擦除只讀存儲器（EPROM）。4)電擦除只讀存儲器（EEPROM）。(3)I/O單元I/O(輸入/輸出)單元，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。輸入/輸出）單元，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，

18、以實現(xiàn)控制目的。PLC I/O單元的主要作用為：1)數(shù)據(jù)鎖存向外設輸出數(shù)據(jù)時需要。2)電平隔離使外設和CPU電路之間的直流電平互不影響。3)速度協(xié)調使外設和CPU之間，準備好后才傳送數(shù)據(jù)。4)數(shù)據(jù)變換串/并變換、并/串變換、A/D（數(shù)/模）變換、D/A（模/數(shù)）變換。(4)電源PLC配有開關電源，以供內部電路使用。PLC配有開關電源，以供內部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值15%的范圍內波動。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。(5)編程裝置編程裝置的作用是編輯、調試、輸入用戶程序

19、，也可在線監(jiān)控PLC內部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進行人機對話。圖2-4編程裝置7.PLC的工作原理(1)PLC的循環(huán)掃描技術PLC循環(huán)掃描的工作過程如圖2-5所示，一般包括5個階段：內部處理與自診斷、通信處理、輸入采樣、程序執(zhí)行及輸出刷新。(2)PLC與傳統(tǒng)繼電器控制的異同PLC的掃描工作方式同繼電器控制有著明顯不同，見表2-1。(3)PLC掃描周期的計算一個完整的掃描周期包括自診斷時間、通信時間、掃描I/O時間和掃描用戶程序時間。(4)PLC的I/O響應時間I/O響應時間指從PLC的輸入信號變化開始到引起系統(tǒng)有關輸出端信號的改變所需的時間，它反映了PLC的輸出滯后輸入的時間。7.PLC的工作原理

20、圖2-5PLC循環(huán)掃描的工作示意圖(1)PLC的循環(huán)掃描技術PLC循環(huán)掃描的工作過程如圖2-5所示，一般包括5個階段：內部處理與自診斷、通信處理、輸入采樣、程序執(zhí)行及輸出刷新。圖2-6PLC程序執(zhí)行過程示意圖(2)PLC與傳統(tǒng)繼電器控制的異同PLC的掃描工作方式同繼電器控制有著明顯不同，見表2-1。表2-1PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較(3)PLC掃描周期的計算一個完整的掃描周期包括自診斷時間、通信時間、掃描I/O時間和掃描用戶程序時間。一個完整的掃描周期包括自診斷時間、通信時間、掃描I/O時間和掃描用戶程序時間。1）自診斷時間：與PLC的型號系列有關，如三菱FX2N系列PLC自診斷時間為1ms。

21、2）通信時間：取決于連接的外設數(shù)量，若沒有連接外設，則通信時間為0。3）掃描I/O時間：等于掃描的I/O總點數(shù)與每點掃描速度的乘積。4）掃描用戶程序時間：取決于指令步數(shù)的多少和所用指令類型。等于基本指令掃描速度與所有基本指令步數(shù)的乘積，加上功能指令掃描時間。功能指令掃描速度與指令步數(shù)可以查閱相關用戶手冊?？梢姡琍LC控制系統(tǒng)固定后，掃描周期將主要取決于用戶程序的長短與所用指令的類型。(4)PLC的I/O響應時間I/O響應時間指從PLC的輸入信號變化開始到引起系統(tǒng)有關輸出端信號的改變所需的時間，它反映了PLC的輸出滯后輸入的時間。I/O響應時間指從PLC的輸入信號變化開始到引起系統(tǒng)有關輸出端信號

22、的改變所需的時間，它反映了PLC的輸出滯后輸入的時間。產(chǎn)生輸入輸出響應滯后的原因主要是PLC的掃描工作方式和輸入濾波器的影響。為了增強PLC的抗干擾能力，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離和RC濾波電路等技術，其中RC濾波電路的濾波常數(shù)約為1020ms。若PLC采用繼電器輸出方式，輸出電路中繼電器觸頭的機械滯后作用，也是引起輸入輸出響應滯后現(xiàn)象的一個因素。PLC的I/O響應時間，在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中是完全允許的，但不能適應要求I/O響應速度快的實時控制場合。因此，現(xiàn)在的大、中、小型PLC除了加快掃描速度外，還在軟件硬件上采取一些措施，以提高I/O的響應速度。例如，可選用快速響應模塊、高速

23、計數(shù)模塊等，也可采用改變信息刷新方式、運用中斷技術、調整輸入濾波器等方法進行改進。8.PLC的編程語言(1)梯形圖(LD)梯形圖語言是在傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形符號的基礎上演變而來的。(2)指令表(IL)這種編程語言是一種與匯編語言類似的助記符編程表達方式。(3)順序功能圖(SFC)順序功能圖語言(SFC語言)是一種較新的編程方法，又稱狀態(tài)轉移圖語言。(4)高級語言隨著PLC技術的發(fā)展，為了增強PLC的運算、數(shù)據(jù)處理及通信等功能，以上編程語言無法很好地滿足要求。(1)梯形圖(LD)梯形圖語言是在傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形符號的基礎上演變而來的。圖2-7傳統(tǒng)

24、的電氣控制電路和PLC梯形圖(2)指令表(IL)這種編程語言是一種與匯編語言類似的助記符編程表達方式。這種編程語言是一種與匯編語言類似的助記符編程表達方式。在PLC應用中，經(jīng)常采用簡易編程器，而這種編程器中沒有CRT屏幕顯示，或沒有較大的液晶屏幕顯示。因此，就用一系列PLC操作命令組成的語句表將梯形圖描述出來，再通過簡易編程器輸入到PLC中。雖然各個PLC生產(chǎn)廠家的語句表形式不盡相同，但基本功能相差無幾。以下是與圖27b對應的指令程序。(3)順序功能圖(SFC)順序功能圖語言（SFC語言）是一種較新的編程方法，又稱狀態(tài)轉移圖語言。它將一個完整的控制過程分為若干階段，各階段具有不同的動作，階段間

25、有一定的轉換條件，轉換條件滿足就實現(xiàn)階段轉移，上一階段動作結束，下一階段動作開始。用狀態(tài)轉移圖的方式來表達一個控制過程，對于順序控制系統(tǒng)特別適用。(4)高級語言隨著PLC技術的發(fā)展，為了增強PLC的運算、數(shù)據(jù)處理及通信等功能，以上編程語言無法很好地滿足要求。近年來推出的PLC，尤其是大型PLC，都可用高級語言（如BASIC語言、C語言、PASCAL語言等）進行編程。采用高級語言后，用戶可以像使用普通微型計算機一樣操作PLC，使PLC的各種功能得到更好的發(fā)揮。HT5HWTHZSTHZ9PLC的技術指標HTSTWT雖然各廠家所生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品型號、規(guī)格和性能各不相同，但通常都可以用以下7個指標來描

26、述PLC的主要性能。（1）存儲容量（2）I/O點數(shù)（3）掃描速度（4）指令的功能與數(shù)量（5）內部元件的種類與數(shù)量（6）特殊功能單元（7）可擴展能力9.PLC的技術指標(1)存儲容量存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。(2)I/O點數(shù)輸入/輸出(I/O)點數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標。(3)掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標。(4)指令的功能與數(shù)量指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標。(5)內部元件的種類與數(shù)量在編制PLC程序時，需要用到大量的內部元件來存放變量、中間結果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設

27、置和各種標志位等信息。(6)特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個重要指標。9.PLC的技術指標(7)可擴展能力PLC的可擴展能力包括I/O點數(shù)的擴展、存儲容量的擴展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴展、各種功能模塊的擴展等。(1)存儲容量存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器的容量大，就可以編制出復雜的程序。在PLC中存儲容量除了用KB作單位外，更多的用“步”作單位，PLC中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一個地址單元，也稱為1個“字”，一個地址單元占用兩個字節(jié)（B），所以1步=1字=2B。(2)I/O點數(shù)輸入/輸出(I/O)點數(shù)是

28、PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標。輸入/輸出（I/O）點數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標。I/O點數(shù)越多，外部可接的輸入設備和輸出設備就越多，控制規(guī)模就越大。當系統(tǒng)的I/O點數(shù)不夠時，可通過PLC的I/O擴展接口對系統(tǒng)進行擴展。(3)掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標。掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標。一般以掃描1K字（或1K步）用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通常以ms/K字（或ms/K步）為單位。PLC用戶手冊一般會給出執(zhí)行各條指令所用的時間，

29、可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時間來衡量掃描速度的快慢。(4)指令的功能與數(shù)量指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標。指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標。編程指令的功能越強、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復雜的控制任務。(5)內部元件的種類與數(shù)量在編制PLC程序時，需要用到大量的內部元件來存放變量、中間結果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設置和各種標志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示PLC的存儲和處理各種信息的能力越強。(6)特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個重要

30、指標。近年來各PLC廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊功能單元種類日益增多，功能越來越強，使PLC的控制功能日益擴大。(7)可擴展能力表2-2F系列PLC性能參數(shù)表10.FX2N系列PLC的軟元件表示電池后備區(qū)，通過參數(shù)設置可變?yōu)榉请姵睾髠鋮^(qū)。表示電池后備固定區(qū)，區(qū)域特性不可改變。(1)輸入繼電器(X)輸入繼電器與輸入端相連，它是專門用來接受PLC外部開關信號的元件。(2)輸出繼電器(Y)輸出繼電器用來將PLC內部信號輸出傳送給外部負載(用戶輸出設備)。(3)輔助繼電器(M)輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。(4)狀態(tài)寄存器(S)狀

31、態(tài)寄存器用來記錄系統(tǒng)運行中的狀態(tài)。(5)定時器(T)PLC中的定時器(T)相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器，可在程序中實現(xiàn)延時控制。(6)計數(shù)器(C)計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。10.FX2N系列PLC的軟元件(7)數(shù)據(jù)寄存器(D、V、Z)PLC在進行輸入輸出處理、模擬量控制、位置控制時，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。(8)常數(shù)及指針10.FX2N系列PLC的軟元件表2-3F系列PLC軟元件一覽表10.FX2N系列PLC的軟元件表2-3F系列PLC軟元件一覽表(1)輸入繼電器(X)輸入繼電器與輸入端相連，它是專門用來接受PLC外部開關信號的元件。圖2-8輸入繼電器(X1)的等效電路(2)

32、輸出繼電器(Y)輸出繼電器用來將PLC內部信號輸出傳送給外部負載(用戶輸出設備)。圖2-9輸出繼電器(Y0)的等效電路(3)輔助繼電器(M)輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。圖2-10小車往復運動控制(3)輔助繼電器(M)輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。圖2-11M8000、M8002、M8012的波形圖(4)狀態(tài)寄存器(S)狀態(tài)寄存器用來記錄系統(tǒng)運行中的狀態(tài)。圖2-12狀態(tài)寄存器S的應用(5)定時器(T)PLC中的定時器（T）相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器，可在程序中

33、實現(xiàn)延時控制。它們是通過對一定周期的時鐘脈沖進行累計而實現(xiàn)定時的，時鐘脈沖有周期為1ms、10ms、100ms 3種，當所計數(shù)達到設定值時觸頭動作。設定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D的內容來設置。它可以提供無限對常開常閉延時觸頭。(6)計數(shù)器(C)計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。FX2N系列計數(shù)器分為內部計數(shù)器和高速計數(shù)器兩類。內部計數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時對內部信號（如X、Y、M、S、T等）進行計數(shù)。內部輸入信號的接通和斷開時間應比PLC的掃描周期稍長，最高計數(shù)頻率為10kHz，因此是低速計數(shù)器。高速計數(shù)器又稱外部計數(shù)器，用于測量通過指定輸入點的被測信號頻率。1）16位加計

34、數(shù)器（C0C199）。2）32位加/減計數(shù)器（C200C234）。3）高速計數(shù)器。(7)數(shù)據(jù)寄存器(D、V、Z)PLC在進行輸入輸出處理、模擬量控制、位置控制時，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器為16位，最高位為符號位?？捎脙蓚€數(shù)據(jù)寄存器來存儲32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器有以下幾種類型：1）通用數(shù)據(jù)寄存器（D0D199）。2）斷電保持數(shù)據(jù)寄存器（D200D7999）。3）特殊數(shù)據(jù)寄存器（D8000D8195）。4）變址寄存器（V/Z）。(8)常數(shù)及指針圖2-13分支用指針(8)常數(shù)及指針圖2-14輸入中斷指針11.三菱FX系列PLC型號說明2D1

35、.TIF一、項目任務1)SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的安裝與基本操作。2)編寫如圖2-16所示報警閃爍燈梯形圖程序，并完成程序的傳送、運行和監(jiān)控操作。3)基本掌握在SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件中，采用指令表形式編程的方法。二、相關知識點1.SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的主要功能2.系統(tǒng)配置要求3.編程軟件的使用1.SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的主要功能1)在SWOPC-FXGP/WIN-C中，可通過梯形圖符號，指令表及SFC符號來創(chuàng)建順控指令程序，建立注釋數(shù)據(jù)及設置寄存器數(shù)據(jù)。2)創(chuàng)建順控指令程序以及將其存儲為文件，用打印機打印。3)該程序可在串

36、行系統(tǒng)中與PLC進行通信，實現(xiàn)文件傳送,操作監(jiān)控及各種測試功能。2.系統(tǒng)配置要求486以上的計算機并配上相應的接口單元和通信電纜即可滿足系統(tǒng)配置要求，如采用FX232AWC型RS232C/RS422轉換器(便攜式)，或FX232AW型RS232C/RS422轉換器(內置式)，以及其他指定的轉換器。通信電纜通常采用SC09編程電纜，SC09編程電纜為RS232接口（俗稱COM口）到RS422接口的轉換電纜，通用于三菱A系列和FX系列（FX2/FX2C/FX2N/FX0/FX0N/FX0S/FX1N/FX1S）PLC，支持所有通信協(xié)議，用于計算機與PLC的編程通信和各種上位機監(jiān)控軟件，并可替代三菱

37、通信模塊FX232AW（或FX232AWC），該電纜的RS422接口和RS232接口均內置保護電路，可帶電任意插拔。如果與三菱F1/F2系列PLC通信，需加裝F220GF1通信模塊。如果使用USB接口，需選用USB接口的編程電纜USBSC09。3.編程軟件的使用(1)編程軟件的啟動與退出雙擊桌面上的圖標可啟動SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，打開如圖2-17所示的主窗口，執(zhí)行“文件”“退出”命令，即可退出編程系統(tǒng)。(2)文件的管理(3)梯形圖編程(1)編程軟件的啟動與退出雙擊桌面上的圖標可啟動SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，打開如圖2-17所示的主窗口，執(zhí)行“文件”“退出”命

38、令，即可退出編程系統(tǒng)。圖2-17SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件主窗口(2)文件的管理圖2-18“PLC類型設置”對話框(2)文件的管理圖2-19“打開文件”對話框(2)文件的管理圖2-20“賦名及保存”對話框(2)文件的管理圖2-21“文件保存確認”對話框(3)梯形圖編程圖2-22“輸入元件”對話框(3)梯形圖編程圖2-23“元件名輸入”對話框(3)梯形圖編程圖2-24“程序檢查”對話框(3)梯形圖編程圖2-25元件登錄監(jiān)控窗口(3)梯形圖編程圖2-26元件監(jiān)控設置結果(3)梯形圖編程圖2-27元件監(jiān)控過程(3)梯形圖編程圖2-28“強制Y輸出”對話框(3)梯形圖編程圖2-29“強制

39、ON/OFF”對話框(3)梯形圖編程圖2-30改變當前值對話框(3)梯形圖編程圖2-31改變設定值對話框(3)梯形圖編程圖2-32確認對話框三、項目實施1.編程準備2.編程操作3.程序的傳送4.運行操作5.監(jiān)控操作1.編程準備在計算機的RS232C端口與PLC編程端口之間使用SC09編程電纜進行連接，并將PLC處于停止模式，然后接通計算機和PLC電源。2.編程操作打開SWOPCFXGP/WINC編程軟件，建立一個新文件，采用梯形圖編程的方法，將圖216所示梯形圖輸入到計算機，并通過編輯操作對程序進行修改和檢查，最后將編輯好的梯形圖程序保存，并將文件命名為“報警閃爍燈3.程序的傳送(1)程序的寫

40、出打開程序文件，通過“寫出”操作將程序文件“報警閃爍燈.pmw”傳送到PLC用戶存儲器RAM中，然后進行校驗。(2)程序的讀入通過“讀入”操作將PLC中已有程序讀入到計算機中，然后進行校驗。(3)程序的校驗在上述程序檢驗過程中，只有當計算機對兩端程序比較無誤后，才可認為程序傳送正確，否則應查清原因，重新傳送。4.運行操作1)根據(jù)梯形圖程序，將PLC的輸入/輸出端與外部模擬信號連接好，PLC輸入/輸出端編號及說明見表2-4。2)接通PLC運行開關，PLC面板上RUN燈亮，表明程序已開始運行。3)結合控制程序，操作有關輸入信號，在不同輸入狀態(tài)下觀察輸入/輸出指示燈的變化，若輸出指示燈的狀態(tài)與程序要

41、求一致，則表明程序運行正常。1)根據(jù)梯形圖程序，表2-4PLC輸入/輸出端編號及說明5.監(jiān)控操作(1)元件的監(jiān)視監(jiān)視X1、Y1、Y2、M1的ON/OFF狀態(tài)，監(jiān)視T0、T1、C0的設定值及當前值，并將結果填入表2-5中。(2)強制Y輸出對Y1進行強制ON操作，對Y2進行強制OFF操作。(3)強制ON/OFF強制T1為ON，觀察運行結果，說明變化原因。(4)改變設定值將T0的設定值K20修改為K100，然后，觀察運行結果，寫出操作過程；將C0的設定值K5修改為K10，然后，觀察運行結果，寫出操作過程。(1)元件的監(jiān)視監(jiān)視X1、Y1、Y2、M1的ON/OFF狀態(tài)，監(jiān)視T0、T1、C0的設定值及當前

42、值，并將結果填入表2-5中。表2-5元件監(jiān)視結果一覽表四、知識進階1)執(zhí)行“文件”“新文件”或“打開”,選擇PLC類型設置(如FX1N或FX2N),單擊“確認”，彈出指令表(如果不是指令表，可從菜單“視圖”內選擇“指令表”)。2)輸入“LD”后按“空格”鍵(也可以鍵入“F5”)，再輸入“X000”，按“回車”鍵，即成功輸入第一條指令及對應元件號，光標自動進入第二條指令。3)輸入“OUT”后按“空格”鍵(也可以鍵入“F9”)，再輸入“Y000”，按“回車”鍵，即成功輸入第二條指令及對應元件號，光標自動進入第三條指令。4)輸入“END”后按“回車”鍵，輸入結束指令，無元件號，光標下移，結果如圖所示

43、。5)切換到梯形圖視圖，其對應的梯形圖如圖2-34所示。5)切換到梯形圖視圖，其對應的梯形圖如圖2-34所示。圖2-33指令表編程示例結果5)切換到梯形圖視圖，其對應的梯形圖如圖2-34所示。圖2-34指令表對應梯形圖一、項目任務將項目22中圖216所示報警閃爍燈梯形圖程序導入GX Developer中，并進行仿真測試操作。二、相關知識點1.GX2.在GX3.工程的導入4.元件的輸入5.程序的傳輸6.梯形圖邏輯測試1.GX1)在GX Developer編程軟件中，可通過梯形圖、語句表及SFC符號來創(chuàng)建順控指令程序，建立注釋數(shù)據(jù)及設置寄存器數(shù)據(jù)。2)創(chuàng)建順控指令程序以及將其存儲為文件，用打印機打

44、印。3)該軟件可在串行系統(tǒng)中可與PLC進行通信、文件傳送操作及離線和在線調試功能。2.在GX1)執(zhí)行“工程”“創(chuàng)建新工程”命令，彈出如圖2-37所示對話框，單擊PLC系列下拉列表，選擇所使用的PLC的CPU系列，本實驗中選用的是FX系列，所以選FXCPU。2)單擊PLC類型下拉列表，選擇對應的PLC的CPU系列的類型，本實驗用FX2N系列，所以選中FX2N(C)。3)設置工程路徑、工程名和標題。4)單擊“確定”按鈕，則新建一工程主窗口如圖2-39所示。3)設置工程路徑、工程名和標題。圖2-37“創(chuàng)建新工程”對話框3)設置工程路徑、工程名和標題。圖2-38“另存工程為”對話框4)單擊“確定”按鈕

45、，則新建一工程主窗口如圖2-39所示。圖2-39新建的工程主窗口3.工程的導入圖2-40“讀取FXGP(WIN)格式文件”對話框3.工程的導入圖2-41“瀏覽導入文件”對話框3.工程的導入圖2-42“導入?yún)?shù)設置”對話框4.元件的輸入圖2-43“梯形圖輸入”對話框5.程序的傳輸圖2-44“PLC寫入”對話框6.梯形圖邏輯測試1)打開所需測試的梯形圖程序文件。2)執(zhí)行“工具”“梯形圖邏輯測試起動”命令，彈出如圖2-45所示“梯形圖邏輯測試工具”對話框。3)在“梯形圖邏輯測試工具”對話框中，如圖2-46所示，執(zhí)行“菜單起動”“繼電器內存監(jiān)視”命令，彈出如圖2-47所示“元件監(jiān)視”窗口，在此窗口中既

46、可實現(xiàn)時序圖監(jiān)視，也可實現(xiàn)相應軟元件狀態(tài)監(jiān)視。4)單擊GPPW屏幕來激活屏幕，可觀察到梯形圖中各元件的狀態(tài)，從而達到測試程序的目的。5)執(zhí)行“工具”“梯形圖邏輯測試結束”命令，退出梯形圖邏輯測試操作。三、項目實施1.編程準備2.導入文件3.梯形圖邏輯測試1.編程準備在計算機的RS232C端口與PLC編程口之間使用SC09編程電纜進行連接，并將PLC處于停止模式，然后接通計算機和PLC電源。2.導入文件圖2-49導入文件結果2.導入文件圖2-50“軟元件監(jiān)控”窗口3.梯形圖邏輯測試1)起動梯形圖邏輯測試功能。2)在如圖2-50所示“軟元件監(jiān)控”窗口中，結合控制程序，操作有關輸入信號，在不同輸入狀

47、態(tài)下觀察輸入/輸出元件狀態(tài)的變化，若輸出元件的狀態(tài)與程序要求一致，則表明程序運行正常。3)監(jiān)視X1、M1、Y1、Y2的ON/OFF狀態(tài)，監(jiān)視T0、T1、C0的設定值及當前值，并將結果填入表2-6中。4)將T0的設定值K20修改為K100，然后，觀察運行結果；將C0的設定值K5修改為K10，然后，觀察運行結果，分析運行結果的正確性。4)將T0的設定值K20修改為K100，然后，觀察運行結果；將C0的設定值K5修改為K10，然后，觀察運行結果，分析運行結果的正確性。表2-6元件監(jiān)視結果一覽表一、項目任務1.根據(jù)FX2N-48MR的輸入、輸出端子圖(見圖2-52)和PLC控制系統(tǒng)的接線示意圖。2.利

48、用計算機將提供的程序寫入PLC。3.觀察PLC系統(tǒng)的運行情況并進行調試。3.觀察PLC系統(tǒng)的運行情況并進行調試。圖2-52F-48MR的輸入、輸出端子圖3.觀察PLC系統(tǒng)的運行情況并進行調試。圖2-53PLC控制系統(tǒng)接線示意圖二、項目分析按下常開按鈕SB0，指示燈HL1點亮，松開后，指示燈保持點亮狀態(tài)，PLC面板上的LED指示燈與之同步；按下常閉按鈕SB1，指示燈HL1熄滅，松開后，指示燈HL1保持熄滅狀態(tài)，PLC面板上的LED指示燈與之同步。傳感器采用三線式的接近開關，可采用電容式、電感式或光電式傳感器。在下面操作中以光電式接近開關為例，將一光亮物體接近光電式接近開關，指示燈HL2點亮，將光

49、亮物體遠離光電式接近開關，指示燈HL2熄滅，PLC面板上的LED指示燈與之同步。三、相關知識點1. FX2N產(chǎn)品規(guī)格2.電源單元3.FX2N系列基本單元產(chǎn)品端子排列4.PLC系統(tǒng)的安裝5.輸入電路的接線6.輸出電路的接線7.端子排1. FX2N產(chǎn)品規(guī)格 35mm寬DIN導軌 安裝孔4個(?4.5,32點以下者2個) 電源、輔助電源、輸入信號用的裝卸式端子臺(帶蓋板，F(xiàn)X2N-16M除外) 輸入指示燈 擴展單元、擴展模塊、特殊單元、特殊模塊、接線插座蓋板 輸出用的裝卸式端子臺(帶蓋板，F(xiàn)X2N-16M除外) 輸出動作指示燈 DIN導軌裝卸用卡子 面板蓋 外圍設備接線插座、蓋板1. FX2N產(chǎn)品規(guī)

50、格圖2-54F系列PLC的前面板圖2.電源單元圖2-55交流供電電源2.電源單元圖2-56直流供電電源3.FX2N系列基本單元產(chǎn)品端子排列圖2-57F-16MR、F-32MR等基本單元產(chǎn)品端子排列3.FX2N系列基本單元產(chǎn)品端子排列圖2-58F-64MR、F-64MT和F-64MS基本單元產(chǎn)品端子排列3.FX2N系列基本單元產(chǎn)品端子排列圖2-59F-80MR、F-80MT和F-80MS基本單元產(chǎn)品端子排列3.FX2N系列基本單元產(chǎn)品端子排列圖2-60F-128MR、F-128MT基本單元產(chǎn)品端子排列4.PLC系統(tǒng)的安裝(1)底板安裝利用PLC機體外殼4個角上的安裝孔，用規(guī)格為M4的螺釘將控制單元、擴展單元、AD轉換單元、DA轉換單元及IO鏈接單元固定在底板上。(2)DIN導軌安裝利用PLC底板上的DIN導軌安裝桿將控制單元、擴展單元、AD轉換單元、DA轉換單元及IO鏈接單元安裝在DIN導軌上。5.輸入電路的接線1)實現(xiàn)現(xiàn)場與PLC主機的電氣隔離，以提高抗干擾性，因為該器件的發(fā)光二極管VD0與光敏晶體管VT0之間是靠光電耦合傳遞信息的，在電氣上彼此絕緣，一些干擾電信號不易串入。2)避免外電路出故障時，外部強電侵入主機而損壞主機。3)電平