三菱FX2n系列PLC基础教程.ppt

第一章 绪论,1.1 机电一体化技术的产生和发展,机电一体化是机械、电子、计算机和自动控制等技术有机结合的一门复合技术，其产生和发展与自动化技术的发展密切相关。 目前机电一体化技术已经成为现代机器制造业和电子化机械产品中十分重要而不可或缺的组成部分。,1、机电一体化的定义：,2、机电一体化技术的产生 机电一体化技术实际是自动化技术发展的一个阶段和必然产物。 其发展过程其实是自动化技术的发展过程。 18世纪锅炉供水的水位调节装置便出现了。 1768年瓦特发明蒸汽机，人类开始进入了使用机器的时代。其借助于离心调速装置而使其本身的转速保持稳定。这种离心调速装置就是世界上最早的自动化机器。,20世纪30年代，自动化技术已经普遍应用于各种生产过程中，当时所实现的只是单机或单个温度、压力、流量等工艺参数的控制。 20世纪40年代-50年代，随着生产规模的扩大，生产水平的提高，自动化水平也在不断提高。气动仪器、电动单元组合仪表及巡回检测装置等自动化仪表的采用，使得一些比较复杂的生产过程和工厂车间的集中控制得以实现。 20世纪60年代，由于生产向综合自动化，对控制设备和控制方式提出崭新的要求。电子计算机的发展，特别是微机的广泛应用，标志着工业生产自动化的一次重大技术革命。,20世纪60年代-80年代，自动化经历了三个时期。 60年代：以单机自动化和专用设备自动化为主。 70年代：系统自动化时代，开始从单机自动化为综合自动化过渡。 80年代：自动自动化时代，出现了FMS与机电一体化产品。 *FMS：Flexible Manufacturing System 机电一体化技术是自动化领域中机械技术与电子技术有机地结合而产生的新技术，是信息论，控制论和系统论基础上建立起来的一种应用技术。 其英文单词发源于为:Mechatronics=Mechanic+Electronics （机电一体化） =机械学+电子学,20世纪80年代后，机电一体化技术和产品如雨后春笋不断涌现。现代化的机械将电子技术、自动化技术、计算机技术融为一体，从而使机电一体化进入了大发展时期。从军事到经济，从生产到生活，从简单的消费品生产到复杂的社会生产和管理系统，机电一体化可以说是“无孔不入”。它促使产业结构、产品结构、生产方式和管理体系发生了深刻的变化，促进了新兴产业的发展，同时也引起各国为发展机电一体化技术的激烈竞争，从而有反过来在全球范围内更进一步推动机电一体化技术，使得其空前发展。 近十几年来，随着光电子技术的发展以及光电子技术与机电行业的融合和渗透，出现了所谓机光电一体化技术和产业。机光电一体化是机电一体化的深化和更高层次的集成，其技术与产业已展现出广阔美好的前景。,1.2机电一体化专业的就业形势,今后几年我国急需的专门人才机电一体化专业人才。 机电一体化已是当今世界及未来机械工业技术和产品 发展的主要趋向，也是我国机械工业发展的必由之路。,然而，我国现有的机械专业人员的知识结构与当今机械工业的发展极不相称。 学机械专业的，对电子、自动控制技术懂得较少； 学电子专业的，对机械专业知识掌握的也不多，不能将机械与电子进行有机的结合。 此外，由于近二十年科学技术的迅猛发展，多数机械专业人员知识老化，对新知识、新技术了解甚少，难以从事机电一体化产品的设计与开发。因此，除现有机械专业人员需知识更新，解决机电一体化人才短缺的部分问题外，急需大批量培养这类人才。,机电一体化专业特点决定了毕业生就业范围广，适应能力强；机电一体化技术具有学科交叉的特点，培养出的是复合型人才。 本专业毕业生认为：机电一体化专业工作不仅技术含量高，而且趣味性强，具有可持续发展的特点。,1.3机电一体化的相关技术,1、检测传感技术 2、信息处理技术 3、自动控制技术 4、伺服传动技术 5、精密机械技术 6、系统总体技术,1.4机电一体化技术的发展前景,三个方面： 1、性能上：高精度，高效率，智能化 2、功能上：小型化、轻型化、多功能 3、层次上：系统化，复合集成化,1.5 机电一体化的典型技术及系统,1.6我们本课程的学习任务,基于FX的PLC的柔性制造系统的应用 1、传感器技术的应用 2、A/D,D/A模块应用 3、变频器技术 4、 PLC 之间1:1网络技术 5、 FX的PLC N:N网络技术 6、步进驱动技术 7、伺服驱动技术 8、PLC与变频器的通信 9、现场总线cc-link 10、PLC与PC机之间通信,第3章 A/D,D/A模块,A/D,D/A模块主要用于模拟量与数字量之间的转换。 本节主要介绍： 1）FX0N-3A模拟量输入和输出模块 2） FX1N2AD模拟量输入模块 3） FX1N1DA模拟量输出模块,一、FX0N-3A模拟量输入和输出模块,功能：(能同时把模拟量转化成数字量，也能把数字量转化成模拟量) 1）提供8位分辨率精度（转化精度比较低） 2）配备2路模拟量输入（0-10V直流或420mA交流）通道和1路模拟输出通道,模拟量输入参数：,模拟量输出参数:,接线：,与plc的连接情况：,FX0N系列plc:可连接FX0N-3A模块8个 FX1N系列plc:可连接FX0N-3A模块5个 FX2N系列plc:可连接FX0N-3A模块8个 FX0NC系列plc:可连接FX0N-3A模块4个,输入/输出特性曲线：,输入特性： 模块不允许两个通道有不同的输入特性,即不允许电流和电压同时输入或不同量程的电压输入,输出特性：,缓冲存储器(BFM)的分配:,BFM17： B0=0选择模拟输入通道1 B0=1选择模拟输入通道2 B1=01，起动A/D转换处理 B2=01，起动D/A转换处理,FROM,To指令,TO是写特殊功能指令 按下X0后，将数值1写入与plc连接 的1号模块的#2缓冲器中,FROM是读特殊功能指令 按下X3后，将与plc连接的1号 模块的#0缓冲器中数值度入到D0中,例：把FXON-3A外部输入的模拟量转化成数字量,把PLC里的数字量转化成模拟量输出：,应用案例分析： 有一个压力传感器，感应压力范围是05Mpa，输出电压是05V。利用这个传感器去测量某管道中的油压，当测到的压力4.2Mpa时，y12灯亮，表示压力过高。写出plc的控制程序。,系统分析： 1：在该系统中，传感器输出的模拟量通过FX0N-3A转化成数字量放在plc中，然后通过区间比较指令进行比较判断，控制plc的输出，假设FX0N-3A接在plc的0号位置。,传感器的对应曲线 plc的对应曲线,对应的plc程序：,选用1号通道,启动a/d转换,把转换后的结果放到D0,二、FX1N-2AD-BD,用1DA可以增加二个模拟输出点。如果使用 2AD，它是被内部安装在PLC的顶部，因些不需要改变PLC的安装区域。 2) 可以通过切换专用的辅助继电器来设置模拟转换是电压输出（010V）还是电流输出（420mA）。而且，如下表所示，各个通道的转换数字值被存储在专用的特殊数字寄存器中，但是不能调节模拟数字转换的特性。,1、特点,2、参数,1）软元件说明,2）规格说明,3、接线,*1 如果电压输入有波纹或者有很大的干扰，要在位置*1处接一个 0.10.47F 25VDC电容。 *2 对于电流输入，如图所示将“V0+”端子“VI+”短路。,例题1：,将Ch1设置成电压输入模式，将Ch2设置成电流输入模式，A/D转换后各通道的数字值被存储在D0和D2中。,PLC梯形图,例题2：,在电压模式下，2AD将模拟值010V转换成模拟输出04000。如果在程序中使用的数字范围是010000，则范围04000必须被转换成010000，存储在D10中。 解：电压值与PLC存储器D10之间的关系。 转换公式：D10=10（D8112或D8113）4,假设用ch1方式，则编写的梯形图如下：,PLC梯形图,例3：,在电流模式下，2AD将模拟值420mA转换成数字输出02000。如果在程序中使用的数字范围是400020000，则范围必须被转换成02000必须转换成400020000，存储在D60中。,D60=8（D8112或D811）+4000,转换公式：,解：电压值与PLC存储器D60之间的关系。,假设用ch2方式，则编写的梯形图如下：,PLC梯形图,三、FX1N-1DA-BD,1、特点 1） 用1DA可以增加一个模拟输出点。如果使用1DA，它是被内部安装在PLC的顶部，因些不需要改变PLC的安装区域。 2）可以通过切换专用的辅助继电器来设置模拟转换是电压输出（010V）还是电流输出（420mA）。而且，如下表所示，各个通道的转换数字值被存储在专用的特殊数字寄存器中，但是不能调节模拟数字转换的特性。,2、参数,1）软元件说明,2）规格说明,3、接线,1）电压输出模式,*1 如果有很大的干扰，要在位置*1处接一个0.10.47F25VDC电容。,2）电流输出模式,例4：,如下列编程举例所示。要转换成模拟值的数字值被存储在D8114中。因为数字值的范围被从010000转换到04000。,解：PLC存储器D0与D/A模块输出电压值之间的关系。,如果在D0中使用的数字值范围是（010000），,转换公式：（D8114）=2D05,PLC梯形图,例2：,在电流模式下，1DA将数字02000转换成模拟输出420mA。如果在程序中使用的数字范围是010，则范围必须被转换成04000 。,解：PLC存储器D60与D/A模块输出电流值之间的关系。,转换公式： D8114=2000D60A =2000D6010（A=10时） =D605,PLC梯形图,作业,现用FX2N系列的plc与FX0N-3A的模块及温度传感器构成一个系统，锅炉温度的0-1000对应温度传感器的4-20mA输出电流；硬件接线图如下图所示，且应当满足一下条件： 1）当温度t=400时，y4输出 2）当温度低于400t800 时，y7输出 3）当温度低于800 = t时，y11输出 试编写出PLC梯形图.,第3章 1:1 并行通信,1、当只有两个fx系列plc之间需要交换数据时，可以采用并行链接 2、链接时可以通过100个辅助继电器或10个数据寄存器之间进行数据交换 3、如果是fx1s或fx0n的plc进行1：1链接时是通过50个辅助节电器和0个数据存储器进行的。,一：1：1网络通信的硬件连接,1：半双工通信方式（Half Duplex Communication ） ： 半双工通信是指数据可以沿两个方向传送，但同一时刻一个信道只允许单方向传送，因此又被称为双向交替通信。若要改变传输方向，需由开关进行切换。半双工方式要求收发两端都有发送装置和接收装置。由于这种方式要频繁变换信道方向，故效率低，但可以节约传输线路。半双工方式适用于终端与终端之间的会话式通信。,半双工通信方式硬件接线：,2：全双工通信方式（Full duplex Communication） 在通信的任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有利。这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器，同时，需要2根数据线传送数据信号。（可能还需要控制线和状态线，以及地线）。,全双工通信方式硬件接线：,二、通信模式与通信时间,三：FX2N系列1:1网络通信相关参数,并联链接设定用的软元件,1.普通并联链接模式,2.高速并联链接模式,例子1：普通并联链接模式,1：主站的x0-x7控制从站的y0-y7，同时从站的m0-m7控制主站的y0-y7. 2：主站点计算d0+d1的和=100时，从站y10接通；从站点的d10的值用来设置主站点中计时器t0的设定值。,涉及到的参数,主站请参考下面的程序,从站请参考下面的程序,例2：实现两个控制要求：1）按下主站的X0,则从站控制FX0N-3A，通过温度传感器（0-10v）读取压力，并把压力值存放在主站的D0中。2）若压力值小于P3Mpa，则主从站plc的y13（黄灯）有输出； 若压力值3p6Mpa,则主从站plc的y15(绿灯)有输出； 若压力值6Mpap,则主从站plc的y10（红灯）有输出；,第5章 n:n 网络通信,1、当超过两个fx系列plc之间需要交换数据时，可以采用n:n网络链接 2、用FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N 等PLC进行的数据传输可建立在N：N的基础上。 3、使用这种网络，能链接小规模系统中的数据。它适合于数量不超过8个的PLC（FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N）之间的互连。,N：N网络功能，就是在最多8台FX可编程控制器之间，通过RS485-BD通信连接，进行软元件互相链接的功能。它主要有三个特点 1）根据要链接的点数，有3种模式可以选择。 2）数据的链接是在最多8台FX可编程控制器之间 自动更新。 3）总延长距离最大可达500米。,一：n：n网络通信的硬件连接,1：半双工通信方式（Half Duplex Communication ） ： 半双工通信是指数据可以沿两个方向传送，但同一时刻一个信道只允许单方向传送，因此又被称为双向交替通信。若要改变传输方向，需由开关进行切换。半双工方式要求收发两端都有发送装置和接收装置。由于这种方式要频繁变换信道方向，故效率低，但可以节约传输线路。半双工方式适用于终端与终端之间的会话式通信。,N:N通信方式硬件接线：,从1,从2,主站,N:N网络的通信协议是固定的：通信方式采用半双工通讯，波特率（BPS）固定为38400 BPS；数据长度、奇偶校验、停止位、标题字符、终结字符以及和校验等也均是固定的。 N:N网络是采用广播方式进行通信的：网络中每一站点都指定一个用特殊辅助继电器和特殊数据寄存器组成的链接存储区，各个站点链接存储区地址编号都是相同的。各站点向自己站点链接存储区中规定的数据发送区写入数据。网络上任何1 台PLC 中的发送区的状态会反映到网络中的其他PLC，因此，数据可供通过PLC链接连接起来的所有PLC 共享，且所有单元的数据都能同时完成更新。,二：FX2N系列n:n网络通信相关参数,n:n网络通信设定用的软元件,注：R：只读；W：只写；M：主站点；L：从站点 在CPU错误，程序错误或停止状态下，对每一站点处产生的通信错误数目不能计数。 M8184M8190是从站点的通信错误标志，第1从站用M8184，第7从站用M8190。,特殊辅助继电器,特殊数据寄存器,注： R：只读；W：只写；M：主站点；L：从站点 在CPU错误，程序错误或停止状态下，对其自身站点处产生的通信错误数目不能计数。 D8204D8210是从站点的通信错误数目，第1从站用D8204，第7从站用D8210。,特殊辅助继电器M8038（N：N网络参数设置继电器，只读）用来设置N：N网络参数。 对于主站点，用编程方法设置网络参数，就是在程序开始的第0步（LD M8038），向特殊数据寄存器D8176D8180写入相应的参数，仅此而已。对于从站点，则更为简单，只须在第0步（LD M8038）向D8176写入站点号即可。,例如，设置主站网络参数的程序。,主站点网络参数设置程序,三、模式与共享元件资源的关系,模式0 站号与字元件对应表 模式1 站号与位、字元件对应表,模式2 站号与位、字元件对应表,四、通讯时间与总站点数及通讯设备模式的关系,例子1：,1)主站按下X0,从站1，2号站的Y0有输出 2)1号站按下X1,主站，2号站的Y1有输出 3)2号站按下X2,主站，1号站的Y2有输出,