第十一章 三菱FX系列PLC.ppt

11 FX系列PLC性能简介11.1.1 三菱电机公司小型PLC的发展历史 三菱电机公司20世纪80年代推出的F系列小型PLC在90年代初被F1系列和F2系列取代，F1系列在我国曾经有很高的市场占有率。其后的FX2系列在硬件和软件功能上都有很大的提高，后来推出的FX0、FX0S、FXON和FX2N等系列实现了微型化和多品种化，可以满足不同用户的需要。F1系列和FX2系列早已属,于淘汰产品，三菱电机现在的FX系列产品样本中仅有FX1S、FX1N、FX2N和FX2NC这4个子系列，与过去的产品相比，在性能价格比上又有明显的提高。FX系列的适应面广，FX2N和FX2NC最多可以扩展到256个I/O点，并且有很强的网络通信功能，能够满足大多数要求较高的系统需要，FX系列是国内使用最广泛的PLC系列产品之一，在此仅以FX1S、FX1N、FX2N和FX2NC系列作为主要讲授对象。,11.1.2 FX系列PLC的特点 1、体积极小的微型PLC FX1S、FX1N和FX2N系列PLC的高度为90mm，深度为75mm（FX1S和FX1N系列）和87mm（FX2N和FX2NC系列），FX1S-14M（14个I/O点的基本单元）的底部尺寸仅为90mm60mm，相当于一张卡片大小，很适合于在机电一体化产品中使用。内置的DC 24V电源可以作输入回路的电源和传感器的电源。,2、先进美观的外部结构 三菱公司的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同宽度不同。它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。3、提供多个子系列供用户选用 FX1S、FX1N和FX2N的外观、高度、深度差不多，但是性能和价格有很大的差别（见表1）,表1 FX1S、FX1N、FX2N和FX2NC的性能比较,FX1S的功能简单实用，价格便宜，用于小型开关量控制系统，最多30个I/O点，有通信功能；FX1N最多可以配置128个I/O点，用于要求较高的中小型系统；FX2N的功能最强，可以用于要求很高的系统；FX2NC的结构紧凑，基本单元有16点、32点、64点和96点4种，可以扩展到256点，有很强的通信功能。由于不同的系统可以选用不同的子系列，避免了功能的浪费，使用户能用最少的投资来满足系统的要求。,4、灵活多变的系统配置 FX系列PLC的系统配置灵活，用户除了可以选用不同的子系列外，还可以选用多种基本单元、扩展单元和扩展模块，组成不同I/O点和不同功能的控制系统，各种配置都可以得到很高的性能价格比。FX系列的硬件配置就像模块式PLC那样灵活，因为它的基本单元采用整体式结构，又具有比模块式PLC更高的性能价格比。,功能扩展板可以安装在PLC的基本单元内，这种功能扩展板的价格非常便宜（300元左右）。功能扩展板有以下品种：4点开关量输入板、2点开关量输出板、2路模拟量输入板、1路模拟量输出板、8点模拟量调整板、RS-232C、RS-485和RS-422通信接口板。微型显示模块FX1N-5DM的价格便宜，报价仅300多元，可以直接安装在FX1S和FX1N上，它可以,显示实时钟的当前时间和错误信息，可以对定时器、计数器和数据寄存器等进行监视，对设定值进行修改。FX系列还有许多特殊模块，例如模拟量输入输出模块、热电阻/热电偶温度传感器用模拟量输入模块、温度调节模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、定位控制器、可编程凸轮开关、CC-Link接口模块、MELSEC远程I/O连接系统主站模块、AS-i,主站模块、DeviceNet接口模块、Profibus接口模块、RS-232C通信接口模块、RS-232C适配器、RS-485通信板适配器、RS-232C/RS-485转换接口等。FX系列PLC还有很多规格的数据存取单元，可以用来修改定时器、计数器的设定值和数据寄存器的数据，也可以用来作监控装置，有的显示字符，有的可以显示画面。,5、功能强，使用方便 FX系列的体积虽小，却具有很强的功能。它内置高速计数器，有输入输出刷新、中断、输入滤波时间调整、恒定扫描时间等功能，有高速计数器的专用比较指令。使用脉冲序列输出功能，可以直接控制步进电动机。脉冲宽度调制功能可以用于温度控制或照明灯的调光控制。它可以设置8位数字密码，以防止用户程序被误改写或盗用。,FX系列的基本单元和扩展单元一般采用插接式的接线端子排，更换单元方便快捷。FX1S和FX1N系列PLC使用EEPROM，不需要定期更换锂电池，成为几乎不需要维护的电子控制装置；FX2N的系列使用带电池后备的RAM、EPROM和EEPROM储存器卡盒。FX1S和FX1N系列PLC有两个内置的设置参数用的小电位器，FX2N和FX1N系列可以选用有8点模拟设定功能的功能扩展板，用螺钉旋具调节设定值。,FX系列PLC可以在线修改程序，可以用调制解调器和电话线实现远程监视和编程，元件注释可以存储在程序存储器中。,11.1.3 FX系列PLC的型号 FX系列PLC型号名称的含义如下：FX 子系列名称，例如1S、1N、2N等。输入输出的总点数。,单元类型：M为基本单元，E为输入输出混合扩展单元与扩展模块，EX为输入专用扩展模块，EY为输出专用扩展模块。输出形式：R为继电器输出，T为晶体管输出，S为双向晶闸管输出。电源和输入、输出类型等特性：D和DS为DC 24V电源；DSS为DC 24V电源，源晶体管输出；ES为交流电源；ESS为交流电源，源晶体管输出；UA1为AC电源，AC输入。,例如FX1N60MT-D属于FX1N系列，是有60个I/O点的基本单元，晶体管输出型，使用DC 24V电源。,11.1.4 FX系列PLC的一般技术指标 FX系列PLC的输入、输出技术指标见表2：表2 FX系列PLC的输入技术指标,表3 FX系列PLC输出技术指标,11.1.5 FX1S系列PLC FX1S系列PLC是用于极小规模系列的超小型PLC，可以降低成本。如表所示，该系列有16种基本单元，1030个I/O点，用户存储器（EEPROM）容量为2000步。FX1S可以使用一块I/O点扩展板、串行通信扩展板或模拟量扩展板，可以同时安装显示模块和扩展模块，有两个内置的设置参数用的小电位器。同时可以输出2点100kHz的高速脉冲，有7条特殊的定位指令。,通过通信扩展板可以实现多种通信和数据链接，例如RS-232C、RS-422和RS-485通信，N:N链接、并行链接和计算机链接。表4 FX1S系列的基本单元,11.1.6 FX1N系列PLC 如下表5 FX1N系列PLC有13种基本单元，可以组成14128个I/O点的系统，并能使用特殊功能模块、显示模块和扩展板。用户存储器容量为8000步，有内置的实时钟。PID指令用于实现模拟量闭环控制，一个单元可以同时输出2点100kHz的高速脉冲，有7条特殊的定位指令，有两个内置的设置参数用的小电位器。,通过通信扩展板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接，例如CC-Link，AS-i网络，RS-232C、RS-422和RS-485通信，N:N链接、并行链接、计算机链接和I/O链接。表5 FX1N系列基本单元,11.1.7 FX2N系列PLC FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC。它的基本指令执行时间高达0.08s，内置的用户存储器为8K步，可以扩展到16K步，最大可以扩展到256个I/O点，有多种特殊功能模块或功能扩展板，可以实现多轴定位控制。机内有实时钟，PID指令用于模拟量闭环控制。有功能很强的数学指令集，例如浮点数运算、开平方和三角函数等。每个FX2N基本单元可以扩展8个特殊单元（见表6）。,通过通信扩展板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接，例如CC-Link、AS-i、Profibus、DeviceNet等开放式网络通信，RS-232C、RS-422和RS-485通信，N:N链接、并行链接、计算机链接和I/O链接。FX1N和FX2N系列带电源的I/O扩展单元如表7所示，扩展I/O模块如表8所示。,表6 FX2N 系列基本单元,表7 FX1N和FX2N 系列带电源的I/O扩展单元,表8 FX1N和FX2N 系列的扩展I/O模块,表2-8中的扩展模块可以用于FX1N、FX2N和FX2NC。此外输入扩展板FX1N-4EX-BD有4点DC24V输入，输出扩展板FX1N-2EYT-BD有2点晶体管输出，可以用于FX1S和FX1N。,11.1.8 FX2NC系列PLC FX2NC系列PLC具有很高的性能体积比和通信功能，可以安装到比标准的PLC小很多的空间内。I/O型连接器可以降低接线成本，节约接线时间。I/O点数可以扩展到256点，最多可以连接4个特殊功能模块。利用内置的功能，可以控制两轴（包括插补功能）的运动，通过增加扩展单元可以控制多轴。,FX2NC的通信功能与FX2N的相同。FX2NC系列可以使用FX0N和FX2N的扩展模块。FX2NC系列基本单元如表9所示，扩展模块如表10所示。,表9 FX2NC 系列基本单元,表10 FX2NC 系列扩展模块,11.2 编程设备与人机接口 编程器用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。某些编程器还可以将用户程序写入EPROM或EEPROM中，各种编程器还可以用来监视系统运行的情况。11.2.1 专用编程器 专用编程器由PLC生产厂家提供，它们只能用于某一生产厂家的某些PLC产品。现在的专,用编程器一般都是手持式的LCD（液晶显示器）字符编程器。它们不能直接输入和编辑梯形图程序，只能输入和编辑指令表程序。手持式编程器的体积小，一般用电缆与PLC相连。其价格便宜，常用来给小型PLC编程，用于系统的现场调试和维修比较方便。FX系列PLC的手持式编程器FX-10P-E和FX-20P-E的体积小、重量轻、价格便宜、功能强。它,们采用液晶显示器，分别显示2行和4行字符。它们用指令表的形式生成和编辑用户程序，可以监视用户程序的运行情况。一、FX-20P-E简易编程器的使用 1、概述 FX-20P-E简易编程器（Handy Programming Panel，简称HPP）适用于FX系列PLC，也可以通过转换器FX-20P-E-FKIT用于F系列PLC。,FX-20P-E编程器有联机（Online）和脱机（Offline）两种操作方式。（1）联机方式 编程器对PLC的用户程序存储器进行直接操作、存取的方法。在写入程序时，若PLC内未装EEPROM存储器，程序写入PLC内部RAM，若PLC内装有EEPROM存储器，程序写入该存储器。（2）脱机方式 脱机方式是对HPP内部存储器的存取方式。编制的程序先写入HPP内部的RAM，再成批,地传送到PLC的存储器中，也可以在HPP和ROM写入器之间进行程序传送。2、HPP的组成与操作面板（1）HPP的组成 HPP由液晶显示屏（16字符4行，带后照明）、ROM写入器等模块接口、安装存储器卡盒的接口，以及专用的键盘（功能键、指令健、软元件符号健、数字键）等组成。,HPP配有FX-20P-CAB电缆（适用于FX2系列PLC）和FX-20P-CABO电缆最早（适用于FX0系列PLC），用来与PLC连接；还有系统的存储卡，用来存放系统软件（在系统软件修改版本时更换）；其他如ROM写入器模板、PLC存储器卡盒等均为选用件。（2）HPP的操作面板 HPP的操作面板如图1所示，键盘上各键的作用如下：,功能键 功能键有三个：【RD/WR】（读出/写入）【INS/DEL】（插入/删除）【MNT/TEST】（监视/测试）每个功能键均有两个功能并交替起作用；按一次时选择第1功能；再按一次，选择第2功能。,其他键【OTHER】在任何状态下按该键，将显示方式项目单（菜单）选择画面。安装ROM写入器模块时，在脱机方式项目单上进行项目选择。清除键【CLEAR】如果在按【GO】键以前（确认前）按此键，则清除键入的数据。此键也可以用于清除错误信息，恢复原来的画面。,帮助键【HELP】显示功能指令一览表；在监视时，进行十进制数和十六进制数的转换，起到键输入时的辅助功能。空格键【SP】在输入时，用该键指定软元件的编号和常数。步序键【STEP】设定步序号时用此键。,光标键【】、【】用此键来移动光标和提示符，指定当前元件的前一个或后一个地址号元件，作行滚动。执行键【GO】此键用于指令的确认、执行，显示后面的画面（滚动）以及再检索。指令、元件符号及数字键 共24个，都是双功能键（指令/元件符号及数字）,复用键，用于程序的输入、读出或监视。两种功能是根据当前所执行的操作自动进行切换，其中元件符号Z/V、K/H、P/I交替起作用（反复按键时互相交换切换）。3、HPP的操作过程 HPP的操作过程主要包括：操作准备、方式选择、编程、监视与测试等。（1）操作准备 打开PLC上部的插座盖板，将HPP所带的,FX-20P-CAB型电缆（对FX2系列PLC）接到PLC的连接HPP专用插座上，并将左右两边的螺钉拧紧，然后接通PLC电源。HPP本身不带电源，只能通过电缆由PLC供电。（2）方式选择 在方式选择时，用HPP的键操作进行联机/脱机方式的选择及功能选择。接通PLC电源后，HPP显示屏上将显示如图2上部所示的画面，2秒钟后将自,动转入下一个画面。画面初始状态时，光标显示联机方式，按【GO】健，则确认为联机方式。如选择脱机方式，将光标移到【OFF LINE】位置，再按【GO】键。方式选择完后，再进行功能选择。（3）编程 操作前，首先确认PLC的【RUN/STOP】开关为“STOP”位置，然后在指定的范围内成批写入NOP指令，将PLC内部用户存储器的程序全部清除，再用编程器的编辑功能进行编程。,（4）监视 监视功能是通过HPP的显示屏监测和确认联机方式下PLC的动作和控制状态。如指定元件的ON/OFF状态，T、C、D及文件寄存器的设定值和当前值。（5）测试 测试功能是由HPP对指定元件的触点和线圈进行强制ON/OFF，以及进行常数变更。,4、编程操作 以下分别说明在联机方式下，程序读出、写入、插入、删除等操作方法。在联机方式下，是直接对PLC内部的用户程序存储器进行操作，所以编程结束后，不必再向PLC传送。在编程操作时，HPP显示屏上显示的图画如图3所示。按功能键或【OTHER】键，可切换到其他功能或项目单。,编程时按指令清单进行。基本逻辑指令和步进指令在HPP上有对应的指令键，但没有逐一对应的功能指令健，需通过【FNC】和数字、字母键键入。（1）读出 在联机方式下，当PLC处于RUN状态时，只能根据步序号读出指令；PLC处于STOP状态时，还可根据指令、元件以及指针读出指令。在脱机,方式下，不管PLC处于“RUN”状态还是“STOP”状态，所有读出方式有效。根据步序号读出 指定步序号，从用户程序存储器中读出并显示程序，其基本操作如图4所示。例如：读出第55步的程序指令，其操作步骤如下：RD功能下STEP55GO。,HPP以指定的步序号指令为第1行，读出并显示4行程序。若反复按【GO】键，则显示指令的第5行以后的画面并滚动进行。,根据指令读出 PLC处于STOP状态时，指定指令，从用户程序存储器读出并显示程序，其基本操作如图5所示。,例如：读出指令PLS M104，操作如下：RD功能下PLSM104GO。HPP从0步依次搜索所指定的指令，并显示以最先搜索到的指令为首行的4行程序；反复按【GO】键，从所搜索出的的下一步开始，搜索同样指令，若没有发现指定的指令，则显示“NO FOUND”信息。,根据指针读出 当PLC处于STOP状态时，指定指针，从用户程序存储器中读出并显示程序，其基本操作如图6所示：例如：读出指针编号为3的标号，其操作步骤如下：RD功能下P3GO。,根据元件读出 PLC处于STOP状态时，指定元件符号和地址号，从用户程序存储器中读出并显示程序，其基本操作如图7所示。例如：读Y100，其操作为：RD功能下SP Y 1 0 0 GO。,（2）写入 写入操作有基本指令、功能指令、元件、指针标号等的输入。基本指令的写入 基本指令（含步进指令）的写入的基本操作如图8所示。,图8 基本指令的写入操作,例1：写入ORB指令，其操作为：WR功能下ORB GO。例2：写入LD X0指令，其操作为：WR功能下LD X 0 GO。例3：写入OUT T100 K19指令，其操作为：WR功能下OUT T 1 0 0 SP K 1 9 GO。,在指令输入过程中，如需要修改，可按图9所示的操作进行。例如，输入指令OUT T0 K10，按【GO】键前（确认前），欲将K10改为D9，其操作为：WR功能下OUT T 1 0 SP K 1 0 CLEARD 9 GO。,如在确认后（按【GO】键后）修改上例，其操作为：WR功能下OUT T 1 0 SP K 1 0 GO D 9 GO。,功能指令的输入 在写入功能指令时，先按【FNC】键，再写入功能指令编号，不能像输入基本指令那样，使用元件符号键。写入功能指令编号有两种方法：直接输入指令编号，或借助于【HELP】键的功能，在所显示的指令一览表中检索指令编号，再写入。功能指令写入的基本操作如图10所示。,例如：输入D MOV P D0 D2指令，用直接输入功能指令编号的方法，操作为：WR功能下FNC D 1 2 P SP D 0 SP D 2 GO。元件和指针的输入 在基本指令和功能指令的输入中，往往设计到元件的输入。例如：写入MOV K1 X10Z D1指令，其操作为：WR功能下FNC 1 2 2 SP K 1 X 1 0 Z SP D 1 GO。,程序中的P（指针）、I（中断指针）作为标号使用时，其输入方法和指令相同。例如：写入标号编号为P5，其操作为：WR功能下P 5 GO。程序的修改 在指定的步序上修改指令。例如，在第100步上写入指令OUT T50 K30，其操作为：,RD功能下STEP 1 0 0 GO WR功能下OUT T 5 0 SP K 3 0 GO。如果要修改功能指令中的操作数，读出该操作数后，将光标移到欲修改的操作数所在的行，然后修改该行的参数。NOP成批写入 在指定范围内，将NOP成批写入，其操作如图11所示。,例如：在1000步到1024步范围内成批写入NOP，其操作为：WR功能下找到1000步NOPK 10 2 4 GO。NOP全部写入 NOP全部写入即将PLC内部原程序清除，其操作为：WR功能下 NOP A GO GO。,（3）插入如果需要在某条指令之前插入一条指令，按照前述指令读出的方法，先将某条指令显示在屏幕上，光标指向该指令（无步序号的行不能插入），然后按【INS/DEL】键，使编程器处于I（插入INS）工作方式，接着按照指令写入的方法，将该指令写入，按【GO】键后写入的指令插在原指令之前，后面的指令依次向后推移，其操作如图12所示。,例如：在200步前面插入指令AND M5，其操作为：读出200步指令INS功能下ANDM 5GO。（4）删除 删除可分为逐条删除、指定范围删除和NOP的成批删除。,逐条删除 按照指令读出的方法，逐条删除用光标指定的指令或指针，其基本操作如图13所示。例如：删除第100步的OR指令，其操作为：读出100步指令DEL功能下 GO。,指定范围的删除 将指定的起始步序号到终止步序号之间的程序成批删除，其操作如图14所示：NOP的成批删除 其操作为：DEL功能下NOP GO。,5、监视/测试操作 使用HPP可以对位编程元件的状态和字编程元件内的数据进行监视和测试。监视功能可监视和确认联机方式下PLC编程元件的动作和控制状态，包括对编程元件的监视和对基本逻辑运算指令通/断状态的监视。测试功能是由HPP对PLC的位元件的触点和线圈进行强制ON/OFF以及常数的修改，包括修改T、,C、D、Z、V的当前值和T、C的设定值，文件寄存器的写入等内容。（1）元件监视 元件监视即监视指定元件的ON/OFF状态、设定值及当前值，其操作如图15所示。,例如，依次监视X0及其以后的元件，其操作和显示如图16所示。按【MNT】键后，按【SP】键，键入元件符号及编号。按【GO】键，根据有/无标记，监视所键入元件的ON/OFF状态（见图16）。如果编程元件左侧有“”，表示该编程元件处于ON状态；如果没有，表示它处于OFF状态。最多可监视8个元件。,通过按【】、【】键，监视前后元件的ON/OFF状态。（2）导通检查 在监视状态下，根据步序号或指令读出指令，可监视指令中元件触点的通/断和线圈动作状态，其操作如图17所示。例如：读出地126步，作导通检查，其操作和显示如图18所示。,读出以指定步序号为首的4行指令，根据各行是否显示“”，就可以知道触点和线圈的状态。但是对定时器和计数器来说，若OUT T或OUT C指令所在行显示“”仅表示定时器或计数器分别处于定时或计数工作状态（其线圈“通电”），并不表示其输出常开触点接通。（3）活动状态的监视 用指令或编程元件的测试功能使M8047,（STL监视有效）为ON，先按【MNT/TEST】键，使编程器处于M工作方式，再按【STL】键和【GO】键，可以监视最多8点为ON的状态器S，它们按元件号从大到小的顺序排列。可监视状态器的范围：S0S899（当M8049为ON，可监视S900S999），如M8047不处于ON时，则状态监视无效。,（4）强制ON/OFF 元件的强制ON/OFF，先进行元件监视，而后进行测试功能，其基本操作如图19所示。（5）修改T、C的设定值 元件监视或导通检查后，转到测试功能，可修改T、C的设定值。其基本操作如图20所示。例如：将T5的设定值K300修改为K500，其操作为：,对T5元件监视TEST功能下 SP SP K 5 00GO。（6）修改T、C、D、Z、V的当前值 先进行元件监视后，再进入测试功能，修改T、C、D、Z、V的当前值。其基本操作如图21所示：例如：将32位计数器的设定值寄存器（D1 D0）的当前值K12345修改为K10，其键操作为：对元件监视 TEST功能下 SP K 1 0 GO。,6、脱机（OFF LINE）编程操作（1）概述 脱机方式下编制的程序存放编程器（HPP）的RAM中，联机方式输入的程序存放在PLC的RAM中，HPP内部RAM中程序不变。HPP的RAM中程序可以成批地传送到PLC的RAM，也可成批的传送到装在PLC上的存储器卡盒。往ROM写入器的传送，在脱机方式下进行。,HPP的RAM采用超级电容器作断电保护，充电1小时，可保持3天以上。因此，可将在实验室里脱机生成的装在HPP的RAM中程序，传送给安装在现场的PLC。（2）进入脱机方式的方法 有两种方法可以进入脱机（OFF LINE）编程方式：FX-20P-E,11.2.2 编程软件 专用编程器只能对某一PLC生产厂家的PLC产品编程，使用范围和使用寿命有限，价格也较高，其发展趋势是在计算机上使用编程软件。笔记本电脑配上编程软件，很适于现场调试程序。这种方法的主要优点是可以使用通用的计算机，对于不同厂家和型号的PLC，只需要更换编程软件即可。大多数PLC厂家都向用户提供免费,使用的演示版编程软件，有的软件可以在互联网下载。编程软件的功能比手持式编程器强得多。下面介绍三菱电机的编程软件和模拟软件。1、FX-FCS/WIN-E/-C和SWOPC-WIN-C编程软件 它们是用于FX系列PLC的汉化软件，可以使用梯形图和指令表。占用的存储空间少，功能强，在Windows操作系统中运行。,2、GX开发器 GX开发器（GPPW）用于开发三菱电机所有的PLC程序，可以用梯形图、指令表和顺序功能图（SFC）编程。3、GX模拟器 GX模拟器（LLT）与GPPW配套使用，可以在个人计算机中模拟三菱PLC的运行，对用户程序进行监控和调试。,4、GT设计者与FX-FCS/DU-WIN-E屏幕生成软件 这两种软件用于GT（图形终端）的画面设计，用于为DU系列显示模块生成画面，有位图图形库。,