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1、三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 一、能力目标一、能力目标二、使用材料、工具、设备二、使用材料、工具、设备 表1-1材料、工具、设备表名称 型号或规格 数量可编程控制器 FX2N-48MR 1台 手持编程器 FX-20P-E 1台 计算机 带三菱编程软件、编程电缆 1台连接电缆 E-20TP-CAB 1根 三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识三、项目要求三、项目要求 四、学习形式四、学习形式 五、相关知识五、相关知识（一）FX2N系列PLC外部结构组成 FX2N系列可编程控制器由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。见图2-1 基本单元
2、包括CPU、存储器、输入/输出接口以及电源等部分。它是PLC的主要部分。扩展单元是用于增加I/O点数的装置，内部设有电源。扩展模块用于增加I/O点数及改变I/O比例，内部无电源，由基本单元或扩展单元给其供电。由于扩展单元和扩展模块无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些具有专门用途的装置。图2-1为FX2N可编程控制器的正视图。它属于分散式结构。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 图2-1 FX2N系列可编程控制器的正视图 1.DIN导轨；2.安装孔；3.输入输出端子；4.端子盖板；5.输入指示灯；6.连接插座盖板；7.输出指示灯；8.钩子；9.输出端子排；
3、10.端子盖板；11.上盖板；12.编程器接口；13.POWER RUN BATT.指示 三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 （二）型号命名型号命名的基本格式如图2-2所示。图2-2 命名的基本格式 三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 （三）FX2N系列可编程控制器的主要编程元件 可编程控制器用于工业控制，其实质就是用程序来表达事物间的逻辑关系或控制关系。而这种关系必须借助机内器件以及编程语言来表达，这就要求在机器内部设置具有各种各样功能的，能方便代表控制过程中各事物的元器件，这就是编程元件。它的物理实质就是电子线路及存储器。考虑工程技术人员的习
4、惯，用继电器电路中类似名称命名，有输入继电器、输出继电器、辅助（中间）继电器、定时器、计数器等。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 1.输入继电器X (1)FX2N系列可编程控制器输入继电器编号范围为：X0X177（128点）。PLC的输入端是其内部输入继电器（X）从机外接受控制信号的端口，输入端与输入继电器之间经过光电隔离的，每个输入端对应一个输入继电器。从使用上说，输入继电器的线圈只能由机外信号驱动，在反映机内器件逻辑关系的梯形图中并不出现。梯形图中常见的是输入继电器的常开、常闭触点。他们的工作对象是其他软元件的线圈。如图2-3所示。三菱三菱FX2N系列系列PLC的
5、软、硬件知识的软、硬件知识图2-3 输入继电器的说明 图2-4 直流输入电路（2）根据输入信号的不同可分为：直流输入形式、交流输入形式和模拟量输入形式。直流输入形式 直流输入多采用直流24V电源，它适合于各种开关、继电器或直流供电的传感器等，直流输入电路如图2-4所示。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 交流输入形式 交流输入大多采用交流110V或220V电源供电，适用于远距离的开关及强电开关等，交流输入电路如图2-5所示。图2-5 交流输入电路模拟量输入形式 通过传感器或变送器将非电模拟量转换成直流电流或电压模拟量，然后再输入PLC，PLC的模拟量输入电路一般要求：电
6、流型的直流420mA,电压型的直流010V或15V等。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 2.输出继电器Y（1）FX2N系列可编程控制器输出继电器编号范围为：Y0Y177（128点）。PLC的输出端是输出继电器（Y）向机外负载输出信号的端口，输出继电器的触点分外部输出触点和内部触点两种。外部输出触点（继电器触点、晶闸管、晶体管等输出元件）接到PLC的输出端子上，且只有常开触点；内部触点和输入继电器触点一样，其常开、常闭触点可重复使用无数次。输出继电器和输出端子是一一对应的，它是PLC中惟一具有外部触点且能够驱动负载的继电器。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的
7、软、硬件知识 输出继电器的线圈只能由程序驱动，输出继电器的内部常开常闭触点可作为其他器件的工作条件出现在程序中。梯形图2-3中X1是输出继电器Y0的工作条件，X1接通，Y0置1；X1断开，Y0复位。时间继电器T0是输出继电器Y0的工作对象，Y0的常开触点闭合，T0工作。输出继电器为无掉电保护功能的继电器，也就是说，若置1的输出继电器在PLC停电时其工作状态归0。（2）PLC的输出形式有开关量输出和模拟量输出两种，其中开关量输出又分为继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出3种形式。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识继电器输出 电路如图2-6所示。当PLC输出接口电路中的继电器
8、K线圈得电时，其触点闭合，电流通过外接负载L，负载L工作，同时输出指示灯亮，表示该输出点接通；反之亦然。继电器输出适用于交直流负载，使用方便，负载电流可达2A，可直接驱动电磁阀线圈。但因为有触点，使用寿命不长，因此在需要输出点频繁通断的场合（如脉冲输出等），应选用晶体管或晶闸管输出电路。图2-6 继电器输出电路 三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识晶体管输出 电路如图2-7所示。当PLC输出接口电路中的晶体三极管饱和导通时，电流通过外接负载L，负载工作，同时输出指示灯亮，表示该输出点接通；反之亦然。仅适用于直流负载，由于无触点，故使用寿命长，且响应速度快。但输出电流小，约
9、0.5A。若外接负载电流较大，需增加固态继电器驱动。图2-7 晶体管输出电路 三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识晶闸管输出 电路如图2-8所示。当PLC输出接口电路中的双向晶闸管导通时，电流通过外接负载L，负载工作，同时输出指示灯亮，表示该输出点接通；反之亦然。晶闸管输出电路仅适用于交流负载，由于无触点，故使用寿 命长。但PLC中的晶闸管输出电流不大，约1A，可直接驱动电压110230V、工作电流1A以下的交流负载。若外接负载工作电流较大，需增加大功率晶闸管驱动。图2-8 晶体管输出电路 三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识（4）模拟量信号输出 P
10、LC的模拟量信号输出用于控制工业生产过程控制仪表和模拟量的执行装置，如控制比例电磁阀阀门开度以控制流量。PLC的模拟量输出方式可以是直流420mA,直流010V或15V等。3.辅助继电器M辅助继电器有通用辅助继电器和特殊辅助继电器二类。（1）通用型辅助继电器：M0M499（500点）通用型辅助继电器的主要作用相当于继电器电路中的中间继电器，常用于逻辑运算的中间状态存储及信号类型的变换；辅助继电器的线圈只能由程序驱动它只有内部触点，如图2-9所示。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 图2-9 辅助继电器的说明（2）有掉电保持的通用型辅助继电器：M500M1023（524点
11、）具有掉点保持的通用型辅助继电器具有记忆功能，PLC在运行中若发生停电，输出继电器和通用继电器将全部为断开状态；通电后再运行时，除PLC运行时就能接通的触点外，其他触点仍处于断开状态，使断电前的状态发生改变。在实际生产中，有时需要保持失电前的状态，以使来电后机器可继续进行停电前的工作这就需要一种能够保持失电前状态的三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识辅助继电器-具有掉电保持的通用型辅助继电器。其实，PLC在外部电源停电后，有机内电池为这些工作单元进行供电，以记忆它们掉电前的状态。下面是掉电保持通用型辅助继电器应用的一个例子。图2-10是一个由电动机驱动的丝杠传动机构，滑块
12、在丝杠上可以左右往复运动，若辅助继电器M600及M601的状态决定电动机转向。且M600及M601为具有掉电保持的通用型辅助继电器，这样在机构停电又来电时电机仍可按掉电前的状态运行，直到碰到限位开关才发生转向的变化。运行过程如下：三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 图2-10 丝杠传动机构及对应动作的梯形图X0=ON（左限位）M600=ON，M600的常开触点闭合Y0=ON滑块右移，右移过程若因故停电滑块停止移动，复电后，M600仍为ON状态滑块继续右移压合右限位开关SQ2后X1=ONM600=OFFY0=OFF滑块停止右移；此时由于X0=OFF，X1=ON，M601=
13、ONY1=ON滑块左移三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识（3）特殊辅助继电器：M8000M8255（256点）特殊辅助继电器是具有特定功能的继电器。根据使用的不同可以分为两大类：只能利用其触点的特殊辅助继电器，其线圈只能由PLC自行驱动，用户也只能利用其触点。这类特殊辅助继电器常用作时基、状态标志或专用控制元件出现在程序中。例如：M8000-运行（RUN）监控，在PLC运行时自动接通；M8002-初始脉冲，只在PLC开始运行的第一个扫描周期接通；M8012-100ms时钟脉冲；M8013-1s时钟脉冲。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识可驱动线圈
14、型特殊辅助继电器，这类特殊辅助继电器的线圈可由用户驱动，线圈驱动后，PLC将作特定动作。例如：M8030-使BATT LED（锂电池欠压指示灯）熄灭；M8033-PLC停止运行时输出保持；M8034-禁止全部输出；M8039-定时扫描方式；应注意，没有定义的特殊辅助继电器不可在用户程序中使用。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识4.定时器 定时器相当于继电器电路中的时间继电器，在程序中可作延时控制。FX2N系列可编程控制器定时器有以下四种类型。100ms定时器：T0T199 200点 计时范围：0.13276.7s 10ms定时器：T200T245 46点 计时范围：0.
15、01327.67s 1ms积算定时器：T246T249 4点（中断动作）计时范围：0.00132.767s 100ms积算定时器：T250T255 6点 计时范围：0.13276.7s三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 定时器可分为非积算定时器和积算定时器两种。非积算定时器没有后备电源，在定时过程中若遇停电或驱动定时器线圈的输入断开，定时器内的脉冲计数器不保存计数值，当复电后或驱动定时器线圈的输入再次接通后，计数器又从零开始计数。积算定时器由于有后备电源，当定时过程中突然停电或驱动定时器线圈的输入断开，定时器内的脉冲计数器将保存当前值，在复电或驱动定时器线圈的输入接通后
16、，计数器将继续计数，直到与原来设定值相等。有关定时器的具体应用我们将在后面项目8中再做详细介绍。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 5.计数器 计数器在程序中用作计数控制。FX2N系列可编程控制器可分为内部计数器和外部计数器。内部计数器是对机内元件（X、Y、M、T和C）的信号进行计数的计数器。其接通（ON）和断开（OFF）时间应比PLC的扫描周期长。对高于机器扫描频率的信号进行计数，需用高速计数器。关于高速计数器的应用将在项目16中介绍。（1）16位增计数器（设定值：132767）通用型：C0C99（100点）掉电保持型：C100C199（100点）16位计数器指其设定
17、值及当前寄存器为二进制16位寄存器，设定值在K1K32767范围内有效。设定值K0和K1的意义相同，均在第一次计数时，触点动作。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识（2）32位双向计数器 双向计数器既可设置为增计数器，又可设置为减计数器。它的设定范围为-2147483648+2 147483647。在FX2N系列的PLC中有两种32位双向计数器。一种是通用计数器，元件编号为C200C219共20点，一种为掉电保持计数器，元件编号为C220C234共15点。计数的方向（增计数或减计数）由特殊辅助继电器M8200M8234设定。对于C，当M8接通（置1）时为减法计数，当M8断
18、开（置0）时减法计数，具体请见项目8。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识六、实训内容六、实训内容 （一）项目描述1.根据接线图和梯形图（由指导老师事先将程序写入PLC内并接好线），由学生自己接线操作，观察PLC的运行情况和计算机监视情况，理解内部软元件的意义和使用情况。2.根据模块化PLC实物，分析PLC的硬件结构，注意观察PLC主机、I/O模块、通信模块、电源模块等。3.观察PLC面板标注情况，分析PLC的型号等相关信息。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识（二）实训要求1.硬件认识 在实验报告中完成以下任务。（1）写出实验室所有PLC的型号及其
19、含义。（2）画出PLC各部分的结构组成框图，并指出各部分的作用。（3）分析模块化PLC各模块的名称和作用。（4）参观有关企事业单位PLC的运行情况。三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 2.FX2N系列PLC内部软元件的认识 按照图2-11 PLC的接线图和表2-2所示I/O分配表进行接线。由指导老师事先将图2-12所示梯形图写入PLC内，并将计算机和PLC的通信连接好，学生可按以下步骤观察PLC的运行状况。表2-2 输入点和输出点分配表输入信号 输出信号 名 称 代 号 编 号 名 称代 号 编 号停止按钮 SB1 X0 交流接触器 KM Y0 启动按钮 SB2 X1
20、指示灯1 HL1 Y1 指示灯2 HL2 Y2 三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识图2-11 PLC接线图 图2-12 演示程序的梯形图三菱三菱FX2N系列系列PLC的软、硬件知识的软、硬件知识 （1）将PLC的“STOP/RUN”开关置于“STOP”状态，让PLC通电。注意观察面板上的LED指示灯的状态和计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。（2）将PLC的“STOP/RUN”开关置于“RUN”状态，按下SB2，观察接触器KM、指示灯以及计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。（3）断开PLC电源5秒后，再通电，观察接触器KM、指示灯以及计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。