小型可編程 第4講

第三章三菱小型可編程控制器第一節(jié)三菱小型可編程控制器概述

三菱可編程控制器分F系列(F、F1、F2)

、FX系列(FX0、FX0N

、FX2、

FX2C、FX1S、

FX1N、FX1NC、

FX2N、FX2NC、

FX3C)、A系列(A1、A2、A3)和Q系列(Q4AR、AnAS、AnA)幾個系列。

A系列、Q系列是中大型機，F系列已停產，FX系列是三菱小型機，FX2N是具有代表性的型機。三菱小型機基本性能如下表所示：三菱小型PLC基本性能一覽表

項目\系列F1FX0FX0NFX2FX2C最大I/O12030128256256基本/功能指令22/8722/3522/3822/9696執(zhí)行速度us/步121.6~3.61.6~3.60.480.48程序容量（步）1K8002K2K2K數據寄存器646151412581258文件寄存器——15004K4K定時/計數器32/3251/2151/64256/241256/241中斷源—441515狀態(tài)器406411810001000輔助繼電器27259659617921792高速計數器（最高Khz）1/1點5/4點5/4點10/3點10/3點A/D轉換器F2-6A-E—FX0N-3AFX-4ADFX-4AD-PTD/A轉換器F2-6A-E—FX0N-3AFX-2DAFX-2DA定位控制F2-30GM——FX-1GMFX-20GM

FX2

列PLC是1991年推出的產品，它是整體式和模塊式相結合的疊裝式結構。FX2型PLC有一個16位微處理器和一個專用邏輯處理器。它是運行速度最快的小型PLC之一。FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，后來又推出的FXoN超小型的標準PLC。加強型的小型機FX2C，尺寸更小，性能更高，其基本單元連接采用接插件的輸入輸出方式，從而減少了接配線工時。FX2C的維護性能極佳。第二節(jié)FX系列可編程控制器的系統(tǒng)配

一、型號命名方式

ＦＸ系列可編程控制器型號命名的基本格式為：

ＦＸ—特殊品種的區(qū)別輸出形式單元類型I/O總點數系列序號系列序號：0，2，0N，2C，2N等，即FX0、FX2、FXON、FX2C、FXON等

I/O總點數：１0～２５６單元類型：Ｍ一基本單元

Ｅ一輸入輸出混合擴展單元及擴展模塊

ＥＸ一輸入專用擴展模塊

ＥＹ一輸出專用擴展模塊輸出形式：Ｒ一繼電器輸出

Ｔ一晶體管輸出

Ｓ一晶閘管輸出特殊品種區(qū)別：Ｄ——ＤＣ電源，ＤＣ輸入

Ａ1——ＡＣ電源，ＡＣ輸入

Ｈ——大電流輸出擴展模塊（1Ａ／1點）

Ｖ——立式端子排的擴展模塊

Ｃ——接插口輸入輸出方式

Ｆ——輸入濾波器1ms的擴展模塊

Ｌ——ＴＴＬ輸人型擴展模塊

S——獨立端子（無公共端）擴展模塊若特殊品種一項無符號，說明通指ＡＣ電源，ＤＣ輸入，橫式端子排；繼電器輸出，2Ａ／１點；晶體管輸出０.5Ａ／ｌ點；晶閘管輸出，０.3Ａ/1點。二、FX系列PLC的基本構成

Fx系列PLC是由基本單元、擴展單元及特殊功能單元構成的?；締卧–PU、存儲器、I／O和電源，是PLC的主要部分；擴展單元是擴展I／O點數的裝置，內部有電源；擴展模塊用于增加I／O點數和改變I／O點數的比例，內部無電源，由基本單元和擴展單元供給。擴展單元和擴展模塊內無CPU，必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是一些特殊用途的裝置。

FX0的基本單元共有12種，其規(guī)格型號如下表所示。這12種基本單元是不可以擴展FXON的基本單元共有12種，其中6種是AC電源，DC輸入，另外6種是DC電源，DC輸入，其規(guī)格型號如下表所示。FX2的基本單元共有31種，其中20種是AC電源，DC輸入，另外9種是DC電源，AC輸入，其規(guī)格型號如下表所示。FX2C的基本單元共有4種，是AC電源，DC輸入，其規(guī)格型號如下表所示。FXON擴展單元一種，詳見下表：FXON擴展模塊有3種，詳見下表：FX2、FX2C擴展單元5種，擴展模塊有22種，詳見下表：第二節(jié)三菱小型可編程控制器的編程器件FX2N系列PLC編程器件（一）輸入繼電器（Ｘ0—Ｘ177）（1）輸入繼電器與PLC的輸入端相連，是PLC接收外部開關信號的接口。（2）輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，其線圈、常開接點、常閉接點與傳統(tǒng)硬繼電器表示方法一樣，如圖左邊所示。（4）常開接點、常閉接點的使用次數不限，在PLC內可以自由使用。（5）FX2型PLC輸入繼電器采用八進制地址編號，Ｘ0～Ｘ177最多可達128點。（6）輸入繼電器必須有外部信號來驅動，不能用程序驅動。（二）輸出繼電器Ｙ0—Ｙ177

（1）輸出繼電器是ＰＬＣ用來傳送信號到外部負載的元件，如上圖。（2）每一個輸出繼電器有一個外部輸出的常開接點。

（3）內部的軟接點，不管是常開還是常閉，都可以無限次的自由使用。（4）輸出繼電器的地址編號是八進制，Ｙ0～Ｙ177，最多可達128點。（三）、輔助繼電器M（1）PLC內有很多輔助繼電器，它們的線圈是由PLC內部各軟元件的觸點驅動。（2）輔助繼電器的常開和常閉觸點使用次數不限，在PLC內可自由使用。但這些觸點不能直接驅動外部負載，外部負載只能由輸出繼電器的外部接點驅動。（3）輔助繼電器是中間繼電器，它的作用是輔助計算、狀態(tài)暫存、移位等。（4）特殊輔助繼電器具有特殊功能。①

、通用輔助繼電器Ｍ0—Ｍ499（500點）

通用輔助繼電器有500點，其元件號按十進制編號。注：在FX型PLC中除了輸入/輸出繼電器X/Y外，其它所有的軟元件的元件號均按十進制編號。②、斷電保持輔助繼電器Ｍ500～Ｍ1023（524點）

PLC在運行中若發(fā)生停電，輸出繼電器和通用輔助繼電器全部成為斷開狀態(tài)。再運行時，除去PLC運行時就接通（ＯＮ）的以外，其他仍斷開。但是，根據不同的控制對象，有的需要保存停電前的狀態(tài)，并在再運行時再現該狀態(tài)的情形。斷電保持輔助繼電器就是用于這種目的的。斷電保持由PLC內裝的鋰電池支持的。

如圖所示是具有斷電保持功能的輔助繼電器的例子。注：M600狀態(tài)不變并不是因為有自鎖，而是因M600有電池后備。如圖所示是一個由電動機驅動的絲杠傳動機構及其對應動作的梯形圖，利用斷電保持特殊繼電器，可使該機構在斷電后復電時平臺的運行方向保持不變。運行過程如下：③、特殊輔助繼電器Ｍ8000～Ｍ8255（256點）

PLC內有很多特殊輔助繼電器，這些特殊輔助繼電器各自具有特定的功能，可以分成以下二大類．

（i）只能利用其觸點的特殊輔助繼電器，自動驅動，線圈由PLC用戶只可以利用其觸點。M8000為RUN監(jiān)控用，PLC運行時它接通，常開觸點M8001為RUN監(jiān)控用，PLC運行時它斷開，常閉觸點M8002能產生初始脈沖（正脈沖），僅在運行開始時瞬間接通，常開觸點。M8003能產生初始脈沖（負脈沖），僅在運行開始時瞬間斷開，常閉觸點。M8004

出錯時為ON。M8011——每10ms發(fā)一脈沖。M8012——每100ms發(fā)一脈沖。M8013——每1s發(fā)一脈沖。M8014——每10min發(fā)一脈沖。（ii）可驅動線圈型特殊輔助繼電器，用戶驅動線圈后，PLC作特定動作

M8030——后備鋰電池欠壓，使BATTLED（后備鋰電池欠壓指示）點亮。M8033

——PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器M8034——禁止全部輸出特殊輔助繼電器M8039——定時掃描特殊輔助繼電器注：未定義的特殊輔助繼電器不可在用戶程序中使用（如M8010、

M8015

）（四）、狀態(tài)元件（S0—S899）

狀態(tài)元件S在步進順控程序的編程中是一類非常重要的軟元件，它與后述的步進順控指令ＳＴＬ組合使用。狀態(tài)元件有以下四種類型：（１）初始狀態(tài)器S0～S9共10點。（２）回零狀態(tài)器S10～S19共10點。（３）通用狀態(tài)器S20～S499共480點。（４）保持狀態(tài)器S500～S899共400點。如圖所示是機械手抓取動作的順序功能圖（又稱狀態(tài)轉移圖）。其動作過程如下：接通啟動信號，X0＝ON，S20置位（＝ON），隨之，控制下降電磁閥的輸出繼電器Y0動作；當下限位開關X1變?yōu)镺N后，狀態(tài)S21置位（＝ON），狀態(tài)S20自動復位（＝OFF），輸出繼電器Y0隨之復位，控制夾緊電磁閥的輸出繼電器Y1動作；當夾緊限位開關X2變?yōu)镺N時，狀態(tài)S22置位，同時狀態(tài)S21自動復位，輸出繼電器Y1隨之復位，控制上升電磁閥的輸出繼電器Y2動作……

隨著狀態(tài)動作的轉移，原來的狀態(tài)自動復位（=OFF）。（五）、報警器部分狀態(tài)元件可用作外部故障診斷輸出。作報警器用的狀態(tài)元件為（S900～S999）共100點，均為失電保持型。如圖下所示是外部故障診斷程序。監(jiān)控特殊數據寄存器D8049的內容將顯示S900～S999中已置位（=ＯＮ）的狀態(tài)元件中地址號最小的元件。發(fā)生故障時相應的狀態(tài)就為ＯＮ，當有多個故障同時發(fā)生時，最小地址號的故障排除后還可顯示下一個故障的地址號。（六）、定時器（T0—T255）

①.定時器的動作及地址編號：定時器在PLC中的作用相當于一個中間繼電器。

在PLC內定時器是根據時鐘脈沖累積計時的，時鐘脈沖有

1ms、10ms、100ms三檔，當所計時間到達設定值時，輸出接點動作。定時器可以用用戶程序存儲器內的常數Ｋ作為設定值，也可以用數據寄存器Ｄ的內容作為設定值。(i)、常規(guī)定時器T0~T245100ms定時器

T0~T199共200點（設定值范圍為：0.1s~3276.7s）

10ms定時器

T200~T245共46點（設定值范圍為：0.01s~327.67s）

如圖，當驅動線圈后1.23s時輸出接點動作。X0斷開，計數器復位，輸出接點復位。(ii)、積算定時器T246~T2551ms積算定時器

T246~T249共4點（設定值范圍為：0.001s~32.767s）

100ms積算定時器

T250~T255共6點（設定值范圍為：0.1s~3276.7s）

如圖，當驅動線圈后34.5s時輸出接點動作。X2接通時，計數器復位，輸出接點復位。積算定時器與非積算定時器的比較：非積算定時器無后備電池，掉電后計數器不能保持當前值；積算定時器有后備鋰電池，掉電后計數器能保持當前值。②.接點的動作時序

如圖，定時器在其線圈被驅動后開始計時，到達設定值后，在執(zhí)行第一個線圈指令時，其輸出接點動作。從驅動定時器線圈到其接點動作稱為定時器接點動作精度時間t,t=T+T0-ａ。

式中，Ｔ為定時器設定時間，單位為ｓ；

T0為掃描周期，單位為ｓ；

ａ為定時器的時鐘周期。

如果編程時定時器觸點指令寫在線圈指令之前，最壞的情況是定時器線圈觸點動作誤差為+2T0。

當定時器的設定值為0時，在下一掃描周期執(zhí)行線圈指令時輸出觸點就動作。

以中斷方式對1ms時鐘脈沖計數。（七）、計數器（C0~C255）

①．內部信號計數器

內部信號計數器是在執(zhí)行掃描操作時對內部器件（如Ｘ、·Ｙ、Ｍ、Ｓ、Ｔ和Ｃ）的信號進行計數的計數器，其接通時間和斷開時間應比PLC的掃描周期稍長（即這種計數器是由內部掃描驅動的）。而另一類高速計數器是按中斷原則運行的，因此它獨立于掃描周期，選定的高速計數器應以連續(xù)方式驅動。(i)１６位遞加計數器（設定值：1～32767）通用型：C0～C99（100點）斷電保持型：Ｃ100～Ｃ199（100點）其設定值：K1～K32767如圖所示為遞加計數器的動作過程：

(ii)３２位雙向計數器（設定值：-2147483648~+2147483648）通用型計數器：C200~C219（20點）斷電保持型計數器：C220~C234（15點）設定值：-2147483648~+2147483648

雙向計數器是遞加型還是遞減型計數由特殊輔助繼電器Ｍ8200～M8234設定。特殊輔助繼電器置1時，為遞減計數；特殊輔助繼電器置0時，為遞加計數。若當前值為-2147483648時，再減1就成為+2147483648；若當前值為+2147483648時，再加1就成為-2147483648。如圖所示是遞加、遞減計數器的動作原理：當計數器的當前值由-６→-５（增大）時，其接點接通（置１）；當計數器的當前值由-５→-６（減?。r，其接點斷開（置０）。②．高速計數器

高速計數器共21點，地址編號Ｃ235～Ｃ255。但適用高速計數器輸入的ＰＬＣ輸入端只有６點Ｘ0～Ｘ5。如果這６個輸入端中的一個已被某個高速計數器占用，它就不能再用于其它高速計數器（或其它用途）。也就是說，由于只有６個高速計數輸入端，最多只能用６個高速計數器同時工作。高速計數器的選擇并不是任意的，它取決于所需計數器的類型及高速輸入端子。高速計數器的類型如下；

1相無啟動／復位端子高速計數器Ｃ２３５～Ｃ２４０

1相帶啟動／復位端子高速計數器Ｃ２４１～Ｃ２４５

1相2輸入（雙向）高速計數器Ｃ２４６～Ｃ２５０

2相輸入（Ａ－Ｂ相型）高速計數器Ｃ２５１～Ｃ２５５

上面所列計數器均為32位遞增／遞減型計數器。

下表給出了各個高速計數器對應輸入端子的名稱：

Ｘ６和Ｘ７也是高速輸入，但只能用作啟動信號而不能用于高速計數。不同類型的計數器可同時使用，但它們的輸入不能共用。

高速計數器是按中斷原則運行的，因而它獨立于掃描周期。如左圖所示，當X20接通時，選中高速計數器Ｃ235，根據上表C235對應計數輸入為X0，因此，計數輸入脈沖應從X0，而不是X20輸入。當X20斷開，線圈C235斷開；同時，C236接通，因此，選中計數器C236，其計數輸入為X1端。警告：不要用計數輸入端作計數器線圈的驅動觸點（1）1相無啟動／復位端子高速計數器Ｃ２３５～Ｃ２４０

計數方式及接點動作與前述普通32位計數器相同。遞加計數器時，當計數值達到設定值時，接點動作并保持；作遞減計數時，到達計數值則復位。

1相1輸入計數方向取決于其對應標志

M8XXX（XXX為對應的計數器地址號），

Ｃ２３５～Ｃ２４０高速計數器各有一個計數輸入端。見上表中：C235

的輸入端為X0；而C240的輸入端為X5。（2）ｌ相帶啟動／復位端子高速計數器

C241～C245這類高速計數器的計數方式接點動作、計數方向與C235～C240類似。Ｃ２４１～Ｃ２４５高速計數器各有一個計數輸入和一個復位輸入。計數器Ｃ２４４和Ｃ２４５還有一個啟動輸入。如右下圖：計數方向由M8245決定。見上表中：C241

的輸入端為X0，復位輸入端為X1；而C245的輸入端為X2，復位輸入端為X3。（3）

ｌ相２輸入雙向高速計數器Ｃ２４６～Ｃ２５０

這５個高速計數器有兩個輸入端，一個遞加，另一個遞減。有的還具有復位和啟動輸入。當

Ｘ10接通，

Ｃ246像普通32位加／減計數器一樣的方式復位。從上表可知，對C246，X0為遞加計數端，X1為遞減計數端。Ｘ11接通時，選中C246，使Ｘ0、Ｘ1輸入有效。Ｘ0由

ＯＦＦ→ＯＮ，C246加１；Ｘ1由

ＯＦＦ→ＯＮ，C246減

１。如圖所示，C250帶復位和啟動端的1相2輸入高速計數器的動作過程所下：查上表可知，C250的復位輸入X5，啟動輸入為X7，因此可由外部復位，而不必用RSTC250指令。

接通X13時選通C256，

啟動輸入Ｘ7接通時開始計數，Ｘ7斷開時停止計數。遞加計數輸入為Ｘ3，遞減計數輸入為Ｘ4。計數方向由特殊輔助繼電器

M8XXX決定（XXX為計數器地址編號）。Ｍ8XXX為ON，表示遞減計數，Ｍ8XXX為OFF時，表示遞加計數。（４）

２相輸入（Ａ～Ｂ相）計數器

Ｃ２５１～Ｃ２５５

在２相輸入計數器中，最多可有兩個２相３２位二進制遞加／遞減計數器，其計數的動作過程與前面所講的普通型３２位遞加速減型相同，對這些計數器，只有上表中所示的輸入端可用于計數。

Ａ相和Ｂ相信號決定計數器是加計數還是減計數。當

Ａ相為ＯＮ狀態(tài)時，Ｂ相輸入為ＯＦＦ→ＯＮ，為遞加計數，Ｂ相輸入為ＯＮ→ＯＦＦ，為遞減計數。下圖為以Ｃ２５１和Ｃ２５５為例的此類計數器的計數過程。

在Ｘ11接通時，Ｃ２５１對輸入Ｘ0（Ａ相）、Ｘ1（Ｂ相）的ＯＮ／ＯＦＦ過程計數。

選通信號Ｘ１３接通時，一旦Ｘ7接通，Ｃ２５５立即開始計數，計數輸入為X3（Ａ相）和Ｘ４（Ｂ相）。

Ｘ5接通，Ｃ２５５復位，在程序中編入虛線所示指令，則Ｘ12接通時也能使C255復位。

（5）計數器的最高計數頻率：

計數器的最高計數頻率受兩個因素制約：

一是各個輸入端的響應速度二是全部高速計數器的處理時間

①各輸入端的響應速度受硬件限制，不能響應頻率非常高的輸入信號：

當只用其中一個高速計數器時，

X0、X2、X3的最高輸入信號頻率為10kHz，

X1、X4、X5的最高輸入信號頻率為7kHz。

②全部高速計數器的處理時間是限制高速計數器計數頻率的主要因素：

高速計數器是采用中斷方式運行的，因此，同時使用的計數器數量越少，計數頻率就越高。

如果某些計數器用比較低的頻率計數，則其他計數器就可以較高的頻率計數。也就是說，所有高速計數器的計數頻率總和不能超過一個定值。

計數頻率總和是指同時在PLC計數輸入端出現的所有輸入信號頻率之和的最大值。

①FX2系列

PLC的計數頻率總和必須小于20kHz

例如：某控制系統(tǒng)選用以C235、C236、C237三個1相計數器（計數信號分別從

X0、X1、X2端輸入）。

X0輸入的最高計數頻率為0.6kHz

X1輸入的最高計數頻率為4kHz

X2輸入的最高計數頻率為10kHz

(0.6+4+10)kHz<20kHz,因此，系統(tǒng)所用的三個計數器均能正常工作。

②1相雙向輸入，因每時刻只有用一個信號，故只二輸入中只取一個

參加頻率總和計算。

③A-B相型的計數器則是將每個計數器的輸入信號頻率乘以4倍后參

于計算。

例如：某系統(tǒng)選用１相計數器C237，1相2輸入雙向計數器C246，２相Ａ—Ｂ相計數器C255各一個。

C237的對應輸人端為X2，輸入信號最高頻率為3kHzC246的對應輸入端為X0和X1，輸入信號最高頻率為8kHzC255的對應輸入端為X