三菱FXN系列可编程控制器课件

3 三菱FX2N系列可编程控制器 FX2N系列可编程控制器是日本三菱公司生产的超小型、小型系列产品。是一种进入我国市场最早的产品之一，在我国电气自动化控制系统中有较多的应用。到目前为止，已有F、F1、F2、FX2、FX1、FX2C、FX0、FX0N、FX0S、FX2N、FX2NC、FX1S、FX1N和最近推出的FX3U、FX3UC型等多种可编程控制器。日本三菱公司生产的可编程控制器发展很快，控制功能也在不断增强，早期的产品现在现在基本不再使用了，另外，日本三菱公司还生产有A系列和Q系列中、大型可编程控制器。本章主要讲述三菱FX2N系列可编程控制器。3.1 FX2N系列可编程控制器的结构组成系列可编程控制器的结构组成 PLC实质上是一种工业控制计算机，它是专门为工业电气控制而设计的，它的设计思想也来之于常规的继电器、开关控制电路。所以，尽管PLC的控制原理与计算机密切相关，但是在初次学习PLC的控制原理时，可以先不必从计算机的角度上去理解它，而把它当作一个由各种控制功能的继电器、开关等控制元件组成的控制装置来看待。13.1.1 FX2N型型PLC基本单元的外形结构基本单元的外形结构 输入端子连接外部的输入元件，如按钮、控制开关、行程开关、接近开关、热继电器接点、压力继电器接点、数字开关等。输出端子连接外部的输出元件，如接触器、继电器线圈、信号灯、报警器、电磁铁、电磁阀、电动机等。23.1.2 FX2N型型PLC的主要种类及型号的主要种类及型号 1)FX2N型PLC的主要种类按品种可分为基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊扩展设备，基本单元由内部电源、内部输入输出、内部CPU和内部存储器组成，只有基本单元可以单独使用，当输入输出点数不足时可以进行扩展。扩展单元由内部电源、内部输入输出组成，需要和基本单元一起使用。扩展模块由内部输入输出组成，自身不带电源，由基本单元、扩展单元供电，需要和基本单元一起使用。特殊扩展设备可分为三类：特殊功能板、特殊模块和特殊单元。是一些特殊用途的装置。特殊功能板用于通信、连接和模拟量设定等，特殊模块主要有模拟量输入输出、高速计数、脉冲输出、接口等模块，特殊单元用于定位脉冲输出。32)FX2N型PLC的型号FX2N型PLC的型号可表示如下：FX2N128 M R001 PLC系列名称，输入和输出点数总和，128为64点输入和64点输出，单元种类：M基本单元，E输入输出混合扩展模块及扩展单元，EX输入专用扩展模块，EY输出专用扩展模块，输出型式：R继电器输出，S晶闸管输出，T晶体管输出，其它区分：001专为中国推出的产品。例：型号FX2N128 M R001表示为FX2N型PLC，64点输入和64点输出，128点基本单元，继电器输出方式，专为中国推出的产品。43.1.3 FX2N型PLC的软元件表3-1 基本单元一览表 输入输出点数输入点数输出点数FX2N型PLCAC电源，DC输入继电器输出晶闸管输出晶体管输出1688FX2N16MR001FX2N16MS001FX2N16MT001321616FX2N32MR001FX2N32MS001FX2N32MT001482424FX2N48MR001FX2N48MS001FX2N48MT001643232FX2N64MR001FX2N64MS001FX2N64MT001804040FX2N80MR001FX2N80MS001FX2N80MT0011286464FX2N128MR001FX2N128MT0015表3-2 扩展单元一览表输入输出点数输入点数输出点数AC电源，DC输入继电器输出晶闸管输出晶体管输出321616FX2N32ERFX2N32ESFX2N32ET482424FX2N48ERFX2N48ET6表3-3 扩展模块一览表输入输出点数输入点数输出点数输入继电器输出晶闸管输出晶体管输出输入信号电压连接形式8(16)4(8)4(8)FX0N-8ERDC24V横端子台880FX0N-8EXDC24V横端子台808FX0N-8EYRFX0N-8EYT横端子台16160FX0N-16EXDC24V横端子台16016FX0N-16EYRFX0N-16EYT横端子台16160FX2N-16EXDC24V横端子台16016FX2N-16EYRFX2N-16EYTFX2N-16EYS横端子台7表3-4 FX2N型PLC软元件表软软元件元件类类型型点数点数编码编码范范围围输入继电器(X)184点合计256点X0X267输出继电器(Y)184点Y0Y267辅助继电器（M）一般500点M0M499锁定2572点M500M3071特殊256点M8000M8255状态继电器（S）一般490点S0S499锁定400点S500S899初始10点S0S9信号报警器100点S900S999定时器（T）100ms0.13276.7s 200点T0T19910ms0.01327.67s 46点T200T2451ms保持型0.0132.767s 4点T246T249100ms保持型0.13276.7s 6点T250T2558表3-4 FX2N型PLC软元件表（续）计数器（C）一般16位032767 200点C0C99 16位加计数器锁定16位100点（子系统）C100C199 16位加计数器一般32位-2147483648+214748364735点C200C219 32位加/减计数器锁定32位15点C220C234 32位加/减计数器高速计数器（C）单相范围：-2147483648+2147483647C235C245 11点双相C246C250 5点A/B相C251C255 5点数据寄存器（D）一般(16位)200点D0D199锁定(16位)7800点D200D7999文件寄存器(16位)7000点D1000D7999特殊(16位)256点从D8000D8255变址(16位)16点V0V7以及Z0Z79表3-4 FX2N型PLC软元件表（续）指针（P）用于CALL128点P0P127用于中断6输入点、3定时器、6计数器 100*150*和16*18*（上升触发*=1，下降触发*=0，*=时间(单位：ms)）嵌套层次用于MC和MRC时8点N0N7常数十进制16位：-3276832767 32位：-21474836482147483647十六进制16位：0FFFF 32位：0FFFFFFFF103.1.4输入、输出继电器(X、Y)输入继电器(X)用于连接外部的输入开关、接点连接，接受外部开关量信号，并通过梯形图进行逻辑运算，其运算结果由输出继电器(Y)输出，驱动外部负载。表3-5 输入继电器和输出继电器元件分配表型号FX2N16MFX2N32MFX2N48MFX2N64MFX2N80MFX2N128M扩展时输入继电器X0X78点X0X1716点X0X2724点X0X3732点X0X4740点X0X7764点X0X267184点输出继电器Y0Y78点Y0Y1716点Y0Y2724点Y0Y3732点Y0Y4740点Y0Y7764点Y0Y267184点11输入继电器(X)和输出继电器(Y)输入继电器(X)和输出继电器(Y)在PLC中各有184点，采用八进制编号。输入继电器编号为：X0X7、X10X17、X20X27X267。输出继电器编号为：Y0Y7、Y10Y17、Y20Y27Y267。但输入继电器和输出继电器点数之和不得超过256，如接入特殊单元、特殊模块时，每个占8点，应从256点中扣除。123.1.5辅助继电器辅助继电器(M)辅助继电器(M)相当于中间继电器，它只能在内部程序(梯形图)中使用，不能对外驱动外部负载，在梯形图用于逻辑变换和逻辑记忆作用。辅助继电器有通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器。1)通用辅助继电器通用辅助继电器的元件编号为M0M499，共500点。它和普通的中间继电器功能一样，运行时，如果通用辅助继电器线圈得电，当电源突然中断时线圈失电，若电源再次接通时，线圈仍失电。通用辅助继电器也可通过参数设定将其改为断电保持辅助继电器。2)断电保持辅助继电器断电保持辅助继电器的元件编号为M500M3071其中M500M1023共524点，可通过参数设定将其改为通用辅助继电器。M1024M3071共2048点，为专用断电保持辅助继电器。其中M2800M3071用于上升沿，下降沿指令的接点时，有一种特殊性，这将在后面说明。13例例3-1 用传送带运送产品 如图3-2所示。在传送带末端安装一个限位开关SQ，工人在传送带首端放好产品，按下起动按钮，传送带开始运行。当产品到达传送带末端并超过限位开关（即产品全部离开传送带）时，皮带停止。14断电保持辅助继电器 的应用153)特殊辅助继电器 特殊辅助继电器的元件编号为M8000M8255，共有256点。特殊辅助继电器用来表示PLC的某些状态、提供时钟脉冲和标志(如进位、借位标志等)、设定PLC的运行方式、步进顺控、禁止中断、设定计数器的计数方式等。特殊辅助继电器通常分为两类。(1)接点型(只读型)特殊辅助继电器M8000：运行监控。常开接点，PLC在运行(RUN)时接点闭合。M8002：初始化脉冲。常开接点，仅在PLC运行开始时接通一个扫描周期。M8005：锂电池电压降低。锂电池电压下降至规定值时接点闭合，可以用它的触点和输出继电器驱动外部指示灯，以提醒工作人员更换锂电池。M8011M8014分别为10 mS、100 mS、1 S、1min时钟脉冲。占空比均为0.5。例M8013为1秒钟时钟脉冲，该接点为0.5秒接通，0.5秒断开。16接点型特殊辅助继电器应用举例 17(2)线圈型(可读可写型)特殊辅助继电器这类特殊辅助继电器由用户程序控制其线圈，当其线圈得电时能执行某种特定的操作。如：M8030：M8030的线圈得电时，当锂电池电压降低时，PLC面板上的指示灯不亮。M8033：M8033的线圈得电时，在PLC停止(STOP)时，元件映象寄存器中(Y、M、C、T、D等)的数据仍保持。M8034：线圈得电时全部输出继电器失电不输出。M8035：强制运行(RUN)模式。M8036：强制运行(RUN)指令。M8037：强制停止(STOP)指令。M8039：线圈得电时，PLC以D8039中指定的扫描时间工作。这类继电器不仅可以用其线圈，也可以用其接点，如图3-6所示。18线圈型特殊辅助继电器应用举例 193.1.6状态继电器状态继电器(S)状态继电器有3种类型。元件编号范围为S0S 999。1、通用型状态继电器：S0S 499共500点，其中S0S9共10点用于初始状态，S10S19共10点用于回零状态。通用型状态继电器没有失电保持功能。2、失电保持型状态继电器：S500S899共00点，在失电时能保持原来的状态。3、报警型状态继电器：S900S999共100点，失电保持型，它和功能指令ANS、ANR等配合可以组成各种故障诊断电路，并发出报警信号。利用外部设备（如编程软件或编程器）进行参数设定，可改变其状态继电器的失电保持的范围，例如将原始的S500S999改为S200S999，则S0S 199为通用型状态继电器，S200S999为失电保持型状态继电器。状态继电器如果不用于步进指令编程，也可以当作辅助继电器使用，使用方法和辅助继电器一样。203.1.7定时器(T)定时器相当于通电延时型时间继电器，在梯形图中起时间控制作用，编号为T0T255。设定值在K0K32767，设定值可以用常数K进行设定，也可以用数据寄存器(D)的内容来设定。例如用外部数字开关输入的数据送到数据寄存器(D)中作为定时器的设定值。定时器按时钟脉冲分有1ms、10 ms、100 ms三挡，当所计时间到达设定值时，输出触点动作。定时器的类型如表3-6所示。FX2N型PLC中的定时器实际上是对时钟脉冲计数来定时的，所以定时器的动作时间等于设定值乘它的时钟脉冲。例如定时器T200的设定值为K30000，其动作时间等于3000010 ms300秒。21定时器的类型 16位定时器（设定值K0K32767）（共256点）通用定时器T0T199（共200点）100 ms 时钟脉冲（Tl 92T199中断用）T200T245（共46点）10 ms时钟脉冲，积算定时器T246T249(共4点)1 ms时钟脉冲(执行中断电池备用)T250T255(共6点)100ms时钟脉冲(电池备用)221)定时器的基本用法图3-7为通用定时器的基本用法，当X0接点闭合时，定时器T200的线圈得电，如果X0接点在1.23S之内断开，T200的当前值复位为0，如果达到或大于1.23S，T200的常开接点闭合，T200的当前值保持为K123不变。X0接点断开后，线圈失电，接点断开，定时器的值变为K0，它和通电延时型时间继电器的动作过程完全一致。23积算定时器的基本用法 242)定时器设定值的设定方法(1)常数设定方法：用于固定延时的定时器，如图3-9（a）的设定值为十进制常数设定。(2)间接设定方法：一般用数据寄存器D存放设定值，数据寄存器D中的值可以是常数，也可以是用外部输入开关或数字开关输入的变量，间接设定方法灵活方便，但是一般需要占用一定数量的输入量。如图3-9(b)所示，数据寄存器D5存放的数为定时器T10的设定值，当X1=0时，D5存放的数为K500，当X1=1时，D5存放的数为K100，当X0接点闭合时，T10的当前值等于D5存放的值时，T10的接点动作。(3)机能扩充板设定方法：用FX2N-8AV-D型机能扩充板，安装在PLC基本单元上，扩充板上有8个可变电阻旋钮可以输入8点模拟量，并把模拟量转换成8位二进制数(0255)。当设定值大于255时，可以用乘法指令(MUL)乘以一个常数使之变大作为定时器的设定值。如图3-9(c)所示，当X1接点闭合时，将FX2N-8AV-D型机能扩充板上的0号可变电阻旋钮所设定的值传送到数据寄存器D2中作为定时器T5的设定值。25定时器设定值的设定方法 263)典型定时器应用梯形图(1)断电延时型定时器(2)通断电均延时型定时器27典型定时器应用梯形图(3)定时脉冲电路(4)震荡电路28典型定时器应用梯形图(5)占空比可调震荡电路(6)上升沿单稳态电路29典型定时器应用梯形图(7)下降沿单稳态电路30例例3-2为了保证运行安全，许多大型生产机械在运行起动之前需用电铃或蜂鸣器发出报警信号，预示机器即将起动，警告人们迅速退出危险地段。31例例3-3用按钮控制三台电动机，为了避免三台电动机同时起动，起动电流过大，要求每隔5秒起动一台，试设计PLC控制梯形图。323.1.8计数器(C)计数器用于对各种软元件接点的闭合次数进行计数，计数器可分为两大类：内部信号计数器和外部信号计数器(即高速计数器)。1）内部信号计数器内部信号计数器用于对PLC中的内部软元件(如X、Y、M、S、T、C)的信号进行计数。可分为16位加计数器（共200点）和32位加减计数器（共35点）。通用型断电保持型16位加计数器（共200点）设定值132767C0C99（共100点）C100C199（共100点）32位加减计数器（共35点）设定值-2147483648+2147483647C200C219（共20点）加减控制（M8200M8219）C220C234（共15点）加减控制（M8220M8234）33(1)16位加计数器 l6位加计数器的元件编号为C0C199。其中C0C99为通用型，C100C199为断电保持型。设定值为K1K32767。图3-19 16位加计数器的工作过程示意图。34(2)32位加减计数器32位加减计数器共有35个，元件编号为C200C234，其中C200C219（共20点）为通用型，C220C234（共15点）为断电保持型，它们的设定值为-2147483648+2147483647，可由常数K设定，也可以用数据寄存器D来间接设定。32位加减计数器可以加计数，也可以减计数，其加减计数方式由特殊辅助继电器M8200M8234设定。计数器编号加减方式计数器编号加减方式计数器编号加减方式计数器编号加减方式C200M8200C209M8209C218M8218C227M8227C201M8201C210M8210C219M8219C228M8228C202M8202C211M8211C220M8220C229M8229C203M8203C212M8212C221M8221C230M8230C204M8204C213M8213C222M8222C231M8231C205M8205C214M8214C223M8223C232M8232C206M8206C215M8215C224M8224C233M8233C207M8207C216M8216C225M8225C234M8234C208M8208C217M8217C226M8226C235M82353532位加减计数器的工作过程示意图 36(3)典型计数器应用举例 a)循环计数器 37b)长延时定时器382)高速计数器 内部信号计数器的计数方式和扫描周期有关，所以不能对高频率的输入信号计数，而高速计数器采用中断工作方式，和扫描周期无关，可以对高频率的输入信号计数。高速计数器只对固定的输入继电器(X0X5)进行计数，一相一计数输入一相二计数输入AB相计数输入C235C236C237C238C239C240C241C242C243C244C245C246C247C248C249C250C251C252C253C254C255X0U/DU/DU/DUUUAAAX1U/DRRDDDBBBX2U/DU/DU/DRRRRX3U/DRRUUAAX4U/DU/DDDBBX5U/DRRRRRX6SSSX7SSS1型2型3型1型2型3型1型2型3型U：加计数输入，D：减计数输入，R：复位输入，S：起动输入，A：A相输入，B：B相输入 表3-9 高速计数器 39高速计数器高速计数器的输入继电器(X0X7)不能重复使用。一相一计数输入型高速计数器计数器编号C235C236C237C238C239C240C241C242C243C244C245指定减计数特殊辅助继电器M8235 M8236 M8237M8238M8239M8240M8241M8242M8243 M8244 M8245一相二计数输入型高速计数器AB相计数输入型高速计数器计数器编号C246C247C248C249C250C251C252C253C254C255减计数特殊辅助继电器接点M8246M8247M8248M8249M8250M8251M8252M8253M8254M8255表3-10 高速计数器对应的特殊辅助继电器40高速计数器的使用方法(1)一相一计数输入高速计数器 41(2)一相二计数输入高速计数器一相二计数输入高速计数器的编号为C246C250，有5点。每个计数器有二个外部计数输入端子，一个是加计数输入脉冲端子，另一个是减计数输入脉冲端子。42(3)AB相计数输入高速计数器433.1.9 数据寄存器数据寄存器(D)数据寄存器(D)主要用于数据处理 表3-11数据寄存器分类及元件号普通用停电保持用停电保持专用特殊用变址用D0D199(200点)D200D511(312点)供链路用：主站从站D490D499从站主站D500D509D512D7999(7488点)文件用：D1000D7999可500点为一组作文件数据寄存器D8000D8195(256点)V0V7Z0Z7(16点)44数据寄存器数据寄存器(D)数据寄存器都是16位的，最高位为正负符号位，可存放16位二进制数。也可将2个数据寄存器组合，可存放32位二进制数，最高位是正负符号位。45特殊型的数据寄存器465）变址寄存器V、Z 473.1.10指针(P)、(I)分支用指针中断用指针输入中断用定时器中断用计数器中断用P0P127128点其中P63为结束跳转I00(X0)I10(X1)I20(X2)I30(X3)I40(X4)I50(X5)6点I6I7I83点I010I020I030I040I050I0606点说明=时上升沿中断=0时下降沿中断=1099mS481)分支用指针P分支用指针P用于条件跳转，子程序调用指令，492)中断用指针(I)(1)输入中断用指针6个输入中断指针仅接收对应特定输入继电器X0X5的触发信号，才执行中断子程序，不受可编程控制器扫描周期的影响。由于输入采用中断处理速度快，在PLC控制中可以用于需要优先处理和短时脉冲处理的控制。例如I201表示当X2在闭合时（上升沿）产生中断，I300表示当X3在断开时（下降沿)）产生中断。(2)定时器中断用指针定时器中断用指针用于需要指定中断时间执行中断子程序或需要不受PLC扫描周期影响的循环中断处理控制程序。例如I625表示每隔25ms就执行标号为1625后面的中断程序一次在中断返回指令IRET处返回。(3)计数器中断用指针计数器中断用指针根据可编程控制器内部的高速计数器的比较结果，执行中断子程序。用于优先控制利用高速计数器的计数结果。该指针的中断动作要与高速计数比较置位指令HSCS组合使用。503.2 基本逻辑指令及编程方法基本逻辑指令及编程方法 表3-13 FX2N型可编程控制器的基本指令和图形符号513.2.1 单接点指令单接点指令是用于对梯形图中的一个接点进行编程的指令，它表示一个接点在梯形图中的串联、并联和在左母线的初始连接的逻辑关系。表3-14单接点指令52 普通单接点指令的使用 53普通单接点指令的使用542）边沿单接点边沿单接点有上升沿接点和下降沿接点两种形式，边沿单接点只有常开接点没有常闭接点，边沿单接点指令有：LDP、LDF、ORP、ORF、ANDP、ANF。55边沿单接点的动作时序 56单按钮控制电动机起动停止电路 573.2.2连接导线指令和接点逻辑取反指令表3-15 连接导线指令58 ORB指令的使用 59 ANB指令的使用 603.2.3回路分支导线指令613.2.3回路分支导线指令62二分支电路 连续使用两个MPS指令，称为二分支电路。63三分支电路 643.2.4接点逻辑取反指令接点逻辑取反指令 1)接点逻辑取反指令的基本用法接点逻辑取反指令为INV(或NOPP)，用于在INV取反指令前的用起始接点指令LD、LDI、LDF、LDP开始的接点或接点组的逻辑结果取反。表3-16接点逻辑取反指令 652)边沿常闭接点图3-42边沿常闭接点66(3)边沿接点M2800M3071的特点67例例3-4 683.2.5 逻辑线圈指令69例例3-5 用一个按钮控制电动机的起动和停止，要求起动时按下按钮先预警5秒钟后电动机起动。停止时再按下按钮先预警5秒钟后电动机停止。70(2)置位线圈指令SET和复位线圈指令RST71传送带接力传送的梯形图 7273（3）边沿线圈指令PLS、PLF74(4)主控线圈指令MC和主控复位线圈指令MCR75MPS、MRD、MPP指令 763.2.6 空操作和结束指令772)结束指令ENDPLC所执行的程序从第0步到END指令结束，而END指令后面的程序是不执行的。如果在程序结束后不加END指令，PLC将继续读NOP指令，一直读到最大步序号(FX2N型PLC的最大步序号一般为7999)。在调试程序过程中，也可以在程序中插入END指令，把程序分成若干段，由于PLC只执行从第0步到第一个END指令之间的程序，如果有错误就一定在这段程序中，将错误纠正后将第一个END删除，再调试或检查下一段程序。783.2.8 编程注意事项梯形图中的连接线(相当于导线)不能相互交叉，并且只能水平或垂直绘制，梯形图中的接点一般只能水平绘制，不能垂直绘制，各种继电器线圈只能与右母线连接，不能与左母线连接，接点不能与右母线连接，接点中的“电流”只能从左向右单方向流动，不能出现反向流动的现象。79编程注意事项编程注意事项 80编程注意事项编程注意事项 81编程注意事项编程注意事项 82833.3步进顺控指令及编程方法1)步进梯形图指令步进梯形图指令STL使用的软元件为状态继电器S，元件编号范围为S0S899共900点。通用型状态继电器：S0S 499共500点，失电保持型状态继电器：S500S899共00点，表3-19 步进梯形图指令842）状态转移图和步进梯形图85例例3-686送料车自动循环控制程序 873.3.2 SFC图的跳转与分支882）SFC图的分支(SFC)图可分为单分支、选择分支、并行分支混合分支。图3-62选择分支89图3-63 并行分支90例例3-7 传送机械手装置 图3-64大小球分捡传送机械手装置示意图91图3-66手动控制梯形图图3-65大小球分捡传送SFC图92例例3-8按钮人行道红灯 Y3绿灯 Y4绿灯 Y0黄灯 Y1红灯 Y2X0X093图3-69按钮人行道状态转移图 943.4 功能指令及编程方法功能指令(Functionai Instruction)也叫应用指令(Applied Instruction)。主要用于数据的传送、运算、变换及程序控制等功能。三菱FX2N型PLC的功能指令有两种形式，一种是采用功能号FNC00FNC246表示，另一种是采用助记符表示其功能意义。例如：传送指令的助记符为MOV，对应的功能号为FNC12，其指令的功能为数据传送。功能号(FNC)和助记符是一一对应的。FX2N型PLC的功能指令主要有以下几种类型：(1)程序流程控制指令 (2)传送与比较指令、(3)算术与逻辑运算指令(4)循环与移位指令 (5)数据处理指令 (6)高速处理指令(7)方便指令 (8)外部输入输出指令 (9)外部串行接口控制指令(10)浮点运算指令 (11)实时时钟指令 (12)接点比较指令953.4.1 功能指令的图形符号和指令功能指令的图形符号和指令 功能指令相当于基本指令中的逻辑线圈指令，用法基本相同，只是逻辑线圈指令所执行的功能比较单一，而功能指令类似一个子程序，可以完成一系列较完整的控制过程。963.4.2 功能指令的格式及说明1）功能指令使用的软元件功能指令使用的软元件有字元件如位元件两种类型：能表达数值的元件叫做字元件，字元件有三种类型：(1)、常数：“K”表示十进制常数，“H”表示十六进制常数，如K1369，H06C8，(2)、位元件组成的字元件：如KnX、KnY、KnM、KnS，如K1X0，K4M10，K3S3，(3)、数据寄存器：D、V、Z、T、C，如D100，T0。97在功能指令中可以将4个连续编号的位元件组合成一组组合单元，KnX、KnY、KnM、KnS中的n为组数，例K2Y0由Y7Y0组成的2个4位字元件。Y0为低位，Y7为高位。用它可以表示2位10进制数或2位16进制数，也可以表示8位2进制数。在执行16位功能指令时n=14，在执行32位功能指令时n=18。3.4.2 功能指令的格式及说明982）功能指令的指令格式每种功能指令都有规定的指令格式，例如位右移SFTR(SHIFT RIGHT)功能指令的指令格式如下：(S)：源元件，其数据或状态不随指令的执行而变化的元件。如果源元件可以变址，用(S.)表示，如果有多个源元件可以用(S1.)、(S2.)等表示。(D)：目的元件，其数据或状态将随指令的执行而变化的元件。如果目的元件可以变址，用(D.)表示，如果有多个源元件可以用(D1.)、(D2.)等表示。m、n：既不做源元件又不做目的元件用m、n表示，当元件数量多时用m1、m2、n1、n2等表示。993）元件的数据长度FX2N型PLC中的数据寄存器D为16位，用于存放16位二进制数。在功能指令的前面加字母D就变成了32位指令，例如：功能指令的指令格式参见附录B 1004）执行形式功能指令有脉冲执行型和连续执行型两种执行形式。为16位脉冲执行型指令 为32位脉冲执行型指令 1015）变址操作功能指令的源元件(S)和目的元件(D)大部分都可以变址操作，可以变址操作的源元件用(S.)表示，可以变址操作的目的元件用(D.)表示。变址操作使用变址寄存器V0V7、Z0Z7。用变址寄存器对功能指令中的源元件(S)和目的元件(D)进行修改，可以大大提高功能指令的控制功能。1023.4.3 功能指令应用举例例例3-9 倒计时显示定时器T0的当前值。103例例3-10用两位BCD码数字开关整定一个定时器的设定值，要求设定值范围在199秒之间。图3-74 用数字开关整定定时器的设定值 104例例3-11 圆盘180正反转 105例例3-12 用4个开关分别在4个不同的地点控制一盏灯 106107例例3-13 一辆小车在一条线路上运行，如图3-77所示。线路上有07共8个站点，每个站点各设一个行程开关和一个呼叫按钮。要求无论小车在哪个站点，当某一个站点按下按钮后，小车将自动行进到呼叫点。图3-77 小车行走示意图108 8站点小车行走梯形图 1091103.5 FX2N可编程控制器的模拟量处理方法3.5.1 概述在生产中，也常常要对一些模拟量(如压力、温度、流量、速度、位置等)进行控制。可编程控制器基本单元只能对数字量进行处理，而不能处理模拟量，如果要对模拟量进行处理，就要用特殊功能模块将模拟量转换成数字量，传送给编程控制器的基本单元进行处理。同样，可编程控制器基本单元只能输出数字量，而大多数电气设备只能接受模拟量，所以还要把编程控制器输出的数字量转换成模拟量才能对电气设备进行控制，而这些则需要模拟量输入输出模块来完成。与FX2N系列可编程控制器相配套的的模拟量模块很多，下面介绍常用的FX4AD模拟量输入模块和FX2DA输出模块。1113.5.2 FX4AD模拟量输入模块模拟量输入模块 FX4AD模拟量输入模块有四个输入通道，通道号分别为CHl、CH2、CH3、CH4。输入通道用于将外部输入的模拟量信号转换成数字量信号，即称为AD转换，其分辨率为12位。输入的模拟量信号可以是电压也可以是电流，输入电压或电流的选择是由用户通过不同的接线来完成的。模拟电压值范围是10V10V，分辨率为5mv。如果为电流输入，则电流输入范围为420 mA或20 mA20 mA，分辨率为20A。112表3-20 FX4AD的性能指标 项目电压输入电流输入电压输入或电流输入应选择相应的输入端子，可使用4个输入点模拟输入范围10V(输入阻抗200K)(注意：如果输入电压超过15V，单元会被损坏)20 mA20 mA(输入阻抗250)(注意：如果输入电流超过32mA，单元会被损坏)数字输出带符号位的12位二进制(有效数位11位)，超过2047时为2047，小于2048时为2048分辨率5mV(10V1/2000)20A(20mA1/1000)总体精度1%(满量程010V)1%(满量程420mA)转换速度15mS/通道(常速)，6mS/通道(高速)1132）模拟输入量的设定值范围(1)10V十10V，(2)4mA20 mA，(3)20mA20 mA。FX4AD模拟量输入模块AD转换关系如图3-79所示。图3-79 FX4AD模拟量输入模块AD转换关系 1143)FX4AD模块的外部连线1154)FX4AD缓冲寄存器(BFM)BFM内 容#0初始化通道，省缺值为H0000。设定值如用H表示，则=0时，设定值输入范围为-10V+10V=1时，设定值输入范围为+4+20mA=2时，设定值输入范围为-20+20mA=3时，关闭该通道H的最低位控制通道1，依次为通道2，通道3，最高位控制通道4。#1通道1各通道平均值的采样次数，采样次数范围为14096，若超过该值范围时按省缺值8次处理。#2通道2#3通道3#4通道4#5通道1输入采样的平均值#6通道2#7通道3#8通道4#9通道1输入采样的当前值#10通道2#11通道3#12通道4#13#14未使用1164)FX4AD缓冲寄存器(BFM)(续)#15转换速度的选择，置1时为15ms/通道，置0时为6ms/通道#16#19未使用#20置1时设定值均回复到省缺值，置0时设定值不改变#21增益和零点值调整：b1，b0=10时禁止调整，b1，b0=01时允许调整。#22增益“G”和零点“O”值调整b7b6b5b4b3b2b1b0G4O4G3O3G2O2G1O1#23零点值调整的输入通道由BFM#22的G-O位的状态指定，如BFM#22的G1、O1位置1，则#23和#24的设定值即可送入通道1的零点和增益寄存器。各通道的零点和增益可以统一调整，也可单独调整。#24增益值#25#28未使用#29错误状态信息(见表7-6)#30特殊功能模块识别码，用FROM指令读入，FX4AD的识别码为K2010#31未使用117表3-22 错误状态信息BFM#29BFM#29的位=1=0b0：错误b1b3中任意一个为1时，b2b4中任意一个为1时，所有通道停止无错误b1：偏移/增益错误在EEPROM中的偏移/增益数据不正常或调整错误偏移/增益数据正常b2：电源故障24V DC电源故障电源正常b3：硬件故障AD转换器或其它硬件故障硬件正常b10：数字范围错误数字范围超出-2048+2047数字范围正常b11：平均采样错误平均采样数超出14097平均采样数正常b12：偏移/增益调整禁止禁止BFM#21的(b0b1设为10)允许BFM#21的(b0b1设为10)1185)FX4AD的增益和偏移增益是指数字量1000所对应的输入电压或输入电流模拟量值，输入电压省缺值为5V，输入电流省缺值为20mA，为零增益。小增益读取数字间隔大，大增益读取数字间隔小。偏移是指数字量0所对应的输入电压或输入电流模拟量值，输入电压省缺值为0V，输入电流省缺值为4mA，为零偏移。1196)FX4AD的基本应用程序 在0号位置的特殊功能模块的ID号由BFM#30中读出，保存在D4中。将FX-4AD的识别码K2010和D4中ID号比较，如果相同则M1=1。设定0号模块的BFM#0为H3300，00表示设定CH2、CH1为-10V+10V输入，33表示设定CH4、CH3关闭。设定0号模块的BFM#1，#2的平均采样次数为4次。将0号模块BFM#29的错误状态信息传送到K4M10中。当无错误(M10=0)，数字输出值 正 确(M20=0)时 将 0号 模 块BFM#5，#6中CH1、CH2中的平均值存放到D0和D1中。1207)用程序设置FX4AD的增益和偏移 可以使用可编程控制器输入终端上的下压按钮开关来调整FX4AD的增益和偏移，也可以用PLC编程的方法来调整。如图3-83所示。下例中输入通道CH1的增益和偏移值分别调整为0V和2.5V。调整开始。初始化输入通道(H0000)BFM#0使BFM#21的b1,b1=01，则增益和偏移允许调整使BFM#22为0，复位调整位BFM#23为0，偏移值为0BFM#24为 2500，增 益 值 为2500mV使BFM#22为3(0011)使O1=1,G1=1改变CH1的增益和偏移调整结束。使BFM#21的b1,b1=10，则增益和偏移不允许调整。1213.5.3 FX2DA模拟量输出模块FX2DA模拟量输出模块用于将可编程控制器中的12位数字量转换成模拟量输出到外部，控制外部电气设备。FX2DA有两个输出通道，可以输出010V，05V或420mA的模拟量输出，分辩率为2.5mV(010V)，和4A(420mA)。电压输出和电流输出可以同时使用。FX2DA模拟量输出模块占用8个输入或输出点，使用FROM/TO指令与PLC进行数据交换，数字到模拟量的转换特性可以进行调整。1221)FX2DA的接线方式图3-84 FX2DA的接线方式1232)FX2DA的性能指标表3-23 FX2DA的性能指标项目电压输出电流输出输出范围DC010V，DC05V(外部负载电阻2K10K)420mA(外部负载电阻不超过500)数字输出12位分辩率2.5mV(10V/4000)，1.25V(5V/4000)4A(20mA/4000)总体精度1%(满量程010V)1%(满量程420mA)转换速度4mS/通道(顺控程序和同步)隔离模拟和数字电路之间光电隔离，直流/直流变压器隔离主单元电源，在模拟通道之间无隔离电源DC5V、30mA(由主单元提供)，DC24V(110%)，85mA(由主单元提供)占用I/O点数占用8个输入或输出点尺寸43mm87mm90mm质量0.2kg1243)D/A的转换关系FX2DA模拟量输出模块有二个输出通道，可以接成电压输出，也可以接成电流输出形式。图3-85 FX2DA的 D/A转换关系 1254)FX2DA缓冲寄存器(BFM)表3-24 FX2DA缓冲寄存器(BFM)分配表 BFM编号b15b8b7b3b2b1b0#0#15未使用#16未使用输出的数字当前值(8位)#17未使用D/A低8位数据保持Ch1模/数转换开始标注位CH2模/数转换开始标注位#18或其它未使用BFM#16：写入由BFM#17通道指定标注位指定的通道输出的DA转换数据值。数据值按二进制形式保存，这样可以有利于保存低八位和高四位数据分两部分保存。BFM#17：b0当b0由l0时，通道CH2 DA转换开始。b1当b1由l0时，通道CHl DA转换开始。b2当b2由l0时，DA转换的低八位数据保持。1265)偏置和增益的调节模拟量输出模块在出厂时的初始数字值为0到4000，电压输出为010V。当FX2DA模拟量输出模块用于电流输出，或当电气设备的输出特性和初始数字值不同时，就有必要对偏置值和增益值进行再调节。偏置值和增益值的调节就是对数字值设定一个对应的实际的模拟输出值。这可以用FX2DA模块上的容量调节器，进行偏置和增益的调节。调节时可用电压表和电流表来测量输出电压及输出电流。1276)FX2DA和FX型PLC连接应用实例1283.7编程实例例例3-14 将图3-97所示的两个地点控制一台电动机的控制电路改为PLC控制。129例例3-15 智力抢答智力抢答分3组进行，每组一盏灯，先按下按钮的灯亮，后按下按钮无效。儿童组2人，每人一个按钮，按下其中1个人按下按钮灯就亮。学生组1人，1个按钮。教授组2人，每人一个按钮，2人都按下按钮灯才亮。主持人按下复位按钮后灯灭，抢答开始。如果主持人闭合开关后10秒内抢答成功，电磁线圈将使彩球摆动，以示抢答者得到一次幸运机会。130智力抢答 131例例3-16 星三角降压起动PLC控制132例例3-17 用PLC控制一个圆盘，圆盘的旋转由电动机控制。要求按下起动按钮后正转1圈，反转2圈后停止。133例例3-18 十字路口交通灯控制在十字路口，要求东西方向和南北方向各通行35秒钟，并周而复始。在南北方向通行时，东西方向的红灯亮35秒，而南北方向的绿灯先亮30秒后再闪3秒（0.5秒暗，0.5秒亮）后黄灯亮2秒。在东西方向通行时，南北方向的红灯亮35秒，而东西方向的绿灯先亮30秒后再闪3秒（0.5秒暗，0.5秒亮）后黄灯亮2秒。134十字路口交通灯控制梯形图 135136137138139140141142143144145146147148149150