可编程序控制系统设计师实训和考核设备指导手册解析

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1、前言前言机电一体化技术作为电气、自动化、机械制造等工科专业的延伸，机电类应用型 、技能型人才也成为了国民经济各行业急需的人才。为满足职业学校机电一体化学生的技能训练需要，我单位广东省自动化与信息技术转移中心开发了一套物料自动分拣与姿势调整工作站。该系统具有：1为中级工、高级工、技师完成培训和考核鉴定提供理想的平台。符合国家人力资源和社会保障部可编程控制系统设计师等相关的职业资格的四级和三级认证要求和国家人力资源和社会保障部 CTIITC气液电操控技术培训认证要求。2适用于中级工、高级工以上的高技能人才在机电一体化相关专业技术应用方面的培训课程的教学、训练和工程实践，包括从单项技术(技能)到综合

2、技术（技能）培训 ，满足学生动手能力的强化，为解决在工作岗位所遇到的技术问题提供有建设性的解决 方案。3本系统能作为技能竞赛的设备。为学生顺利通过机电一体化专业技能竞赛等相关的培训提供必要的支持和帮助。机电一体化技术相关的关键技术包括以下六个方面：精密机械技术、信息处理技术 、检测与传感器技术、自动控制技术、伺服驱动技术、气动技术和系统集成技术。I广东省自动化与信息技术转移中心目前录言.I第一章 FX 系列 PLC 原理及编程应用 . 51.1 概述 . 51.1.1 可编程控制器的产生. 51.1.2 PLC 的结构与特点. 61.1.3 PLC 的应用领域. 111.1.4 可编程控制器的

3、展望. 121.1.5 PLC 的工作原理. 141.2FX 系列 PLC 的认识 .181.2.1 机型构成及产品规格. 181.2.2 FX 系列 PLC 的基本性能指标规格. 201.2.3 FX 系列 PLC 的软元件介绍. 231.3 PLC 编程入门 . 321.3.1 FX 系列 PLC 基本指令的介绍. 321.3.2 PLC 程序设计方法. 401.3.3 PLC 编程注意事项. 451.3.4 GX Developer 软件安装. 461.3.5 三种编程方法举例. 511.4 FX 系列 PLC 的功能指令及应用 . 601.4.1 数据长度与指令类型. 601.4.2

4、程序流向控制指令. 621.4.3 传送指令. 671.4.4 比较指令. 701.4.5 算术运算指令. 711.4.6 数据处理指令. 751.4.7 高速处理指令. 781.4.8 外围设备 I/O 指令. 801.4.9 外围设备（SER）指令. 81II目录1.4.10 触点比较指令. 881.5 三菱 PLC 的特殊模块及应用 . 901.5.1 FX2N-485-BD 通信扩展板的应用. 901.5.2 FX0N-3A 扩展板的应用. 971.5.3 FX2N-4AD 模拟量输入模块. 1011.5.4 FX2N-2DA 模拟量输出模块. 106第二章 三菱 FR-D700 变频

5、器 .1102.1 FR-D700 变频器的安装和接线 . 1102.2 变频器的操作面板的操作训练 . 1142.2.1FR-D700 系列的操作面板的认识. 1142.2.2 变频器的运行模式的切换. 1162.2.3 参数的设定. 1192.2.4 常用的参数设置. 1192.3 变频器的控制方式 . 1212.3.1 通过模拟量输入控制变频器. 1212.3.2 RS-485 通讯的硬件接线. 1242.4 三菱变频器专用的协议 .1272.5三菱变频器部分指令代码 . 1282.6 案例说明 .129第三章执行模块的应用 . 1303.1 系统总体介绍 . 1303.2 系统模块的认

6、识 . 1313.2.1 送料机构模块. 1313.2.2 变频器调速输送带. 1363.2.3 检测模块. 1403.2.4 挡料模块. 1433.2.5 吸盘式移载机械手. 1453.2.6 翻转模块机械手. 1473.2.7 双容水箱模块. 1503.3 系统电气原理图 . 153III广东省自动化与信息技术转移中心3.3.1 电气主电路图. 1533.3.2 相关电气接线图. 1543.3.3 PLC 控制接线图. 1553.4 系统气动回路图 . 1563.5 附件 . 156第四章 触摸屏的技术与应用 .1594.1 GT-Designer2 软件的安装及的卸载 . 1594.1.

7、1 GT-Designer2 软件的安装. 1594.1.2 GT-Designer2 软件的卸载. 1654.2 GT-Designer2 软件的运行 . 1664.3 工程数据画面的创建 . 1674.4 通过 GOT 执行监视 . 186第五章 常见故障及排除方法 .1925.1 系统的常见故障及排除方法 . 1925.1.1 主电路部分出现故障的常见现象 . 1935.1.2 传感器部分出现故障的常见现象 . 1945.1.3 气动回路部分出现故障的常见现象 . 1965.1.4PLC 软件部分出现故障的常见现象. 1975.1.5 变频器部分出现故障的常见现象 . 1985.2 系统

8、故障排除与技术支持 . 199参考文献 .200致谢 . 201IV第二章 三菱 FR-D700 变频器第一章 FX 系列 PLC 原理及编程应用1.1 概述可编程控制器（Programmable Logic Controlle，简称 PLC）。PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形 成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。可编程控制器具有能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单等优点，是当代工业生产自动化的主要手段和重要的自动化控制设备。1.1.1 可编程控制器的产生在可编程序控

9、制器问世以前，工业控制领域中是以继电控制器占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，一旦生产任务和工艺发生变化 ，就必须重新设计，并改变硬件结构，这造成了时间和资金的严重浪费。20 世纪 60 年代末期，为了使汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，以满足生产的需求。美国通用汽车公司(GM 公司) 1968 年提出了研制新型控制装置的十项指标，其主要内容如下：1.编程简单，可在现场修改和调试程序；2.价格便宜，性价比高于继电器控制系统；3.可靠

10、性高于继电器控制系统；4.体积小于有继电器控制柜的体积，能耗少；5.能与计算机系统数据通信；6.输入量是交流 115 V 电压信号（美国电网电压是 110V）；7.输出量是交流 115 V 电压信号.输出电流在 2 A 以上，能直接驱动电磁阀等；8.具有灵活的扩展能力；9.硬件维护方便，采用插入式模块结构；10.用户存储器容量至少在 4 KB 以上(根据当时的汽车装配过程的要求提出)。从上述 10 项指标可以看出，它实际上就是当今可编程序控制器最基本的功能，具备了可编程序控制器的特点。1969 年，美国数字设备公司（DEG）根据上述要求研制出第一台可编程序控制器，型号为 PDP-14，并在 G

11、M 公司的汽车生产线上适用成功，于是第一台可编程序控制器诞5广东省自动化与信息技术转移中心生了。由于 PLC 在不断发展，因此，对它进行确切的定义是比较困难的。美国电气制造商协 会 (NEMA) 经过 四 年 的 调 查 工 作 ， 于 1980 年正 式 将 可 编 程 序 控 制 器 命 名 为PC(Programmable Controller)，但为了与个人计算机 P C Personal Computer）相 区别 ，（常将可编程序控制器简称为 PLC，并给 PLC 作了定义：可编程序控制器是一种带有指令存储器、数字的或模拟的输入/输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数

12、和运算等功能，用于控制机器或生产过程的 自动化控制装置。1982 年，国际电工委员会(International Electrical Committee，IEC)颁布了 PLC标准草案第一稿，1985 年提交了第 2 稿，并在 1987 年的第 3 稿中对 PLC 作了如下的定义：“PLC 是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能

13、的原则而设计。”上述的定义表明，PLC 是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。1.1.2 PLC 的结构与特点1.PLC 的结构可编程控制器主要由中央处理单元（CPU）、输入/输出单元（I/O 单元）、编程器、电源等部件组成，如图 1-1 所示。图 1-1 PLC 内部基本结构图6第二章 三菱 FR-D700 变频器（1）.中央处理器（CPU）CPU 是可编程控制器的核心，它根据系统程序赋予的功能指挥可编程控制器有条 不紊地进行工

14、作，其主要任务是：.接收、存储用户程序和数据，并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。.检查、校验用户程序。对输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警或停止程序的执行。.接收、调用现场信息。将接收到现场输入的数据保存起来，在需要数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。.执行用户程序。PLC 进入运行状态后，CPU 根据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释并执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送 至输出端口，以驱动可编程控制器的外部负载。.故障诊断。诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故障或错误的类型 ，通

15、过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。（2）.输入/输出（I/O）接口PLC 内部输入电路作用是将 PLC 外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合 PLC 输入电路要求的电压信号，通过光电耦合电路送至 PLC 内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在 0.1-15ms 之间。根据输入信号形式的不同，可分为模拟量 I/O 单元、数字量 I/O 单元两大类。根据输入单元形式的不同，可分为基本 I/O 单元、外部设备接口及扩展 I/O 单元三大类。.基本 I/O 单元输入接口：用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的

16、控制信号。为直流汇点式输入，图中的 PLC 为直流汇点式输入，即所有输入点共用一个公共端 COM，同时 COM 端内带有 DC24V 电源。（如下图 1-2、图 1-3 示）输出接口：用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如:接触器 、电磁阀、指示灯等）。（如下图 1-4 示）图 1-2 外部接线图7广东省自动化与信息技术转移中心图 1-3 输入内部原理图图 1-4 PLC 内部输出原理图.外部设备接口此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。.I/O 扩展接口可编程控制器利用 I/O 扩展接口使 I/O 扩展单元与 PLC 的基本单元实现连接，当基本 I/O

17、单元的输入或输出点数不够使用时，可以用 I/O 扩展单元来扩充开关 量 I/O点数和增加模拟量的 I/O 端子。根据系统的实际需要还可以和各类特殊功能模块。例如高速计数器、定位功能模块等连接。（3）.编程器编程器是 PLC 的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入 PLC 的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视 PLC 的工作状态。常见的给 PLC 编程的装置有手持式编程器和计算机编程方式。在可编程序控制器发展的初期，使用专用编程器来编程。小型可编程序控制器使用价格较便宜、携带方便的手持式编程器，大中型可编程序控制器则使用以小 CRT 作为显示器的便携式编程器。专用编程器只能对某一厂

18、家的某些产品编程，使用范围有限。手持式编程器不能直接 输8第二章 三菱 FR-D700 变频器入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令，但它有体积小，便于携带，可用于现场调试，价格便宜的优点。计算机的普及，使得越来越多的用户使用基于个人计算机的编程软件。目前有的可编程序控制器厂商或经销商向用户提供编程软件，在个人计算机上添加适当的硬件 接口和软件包，即可用个人计算机对 PLC 编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图，程序可以存盘、打印、调试，对于查找故障非常有利。（4）.储存器可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及工作数据存储器等三种。.系统程序存储器系统程序存储器

19、用来存放由可编程控制器生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM 内，用户不能直接更改。它使可编程控制器具有基本的智能功能。能够完成可编程控制器设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了 PLC 的性能，其内容主要包括三部分：第一部分为系统管理程序，它主要控制可编程控制器的运行，使整个可编程控制器按部就班地工作；第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将可编程控制器的编程语言变为机器语言指令，再由 CPU 执行这些指令；第三部分为标准程序模块与系统调用程序，它包括许多不同功能的子程序及其调用管理 程序，如完成输入、输出及特殊运算等的子程序，可编程控制器的具体工作都是由这部

20、分程序来完成的，这部分程序的多少决定了可编程控制器性能的强弱。.用户程序存储器根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务，用规定的可编程控制器编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是 RAM （有用锂电池进行掉电保护），EPROM 或 EEPROM 存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。目前较先进的可编程控制器采用可随时读写的快闪存储器作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池，掉电时数据也不会丢失。.工作数据存储器工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用的 ON/OFF 状态、数值数据等。（4）.电

21、源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去 。9广东省自动化与信息技术转移中心如 FX1S 额定电压 AC100V240V，而电压允许范围在 AC85V264V 之间。允许瞬时停电在 10ms 以下，能继续工作。一般小型 PLC 的电源输出分为两部分：一部分供 PLC 内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。因此 PLC 对电源的基本要求：.能有效地控制、消除电网电源带来的

22、各种干扰；.电源发生故障不会导致其它部分产生故障；.允许较宽的电压范围；.电源本身的功耗低，发热量小；.内部电源与外部电源完全隔离；.有较强的自保护功能。（5）.其他部件PLC 还可配有盒式磁带机， EPROM 写入器，存储器卡等其他外部设备。2. PLC 的特点（1）.编程简单，使用方便梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂。（2）.控制灵活可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置

23、，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件 ，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。（3）.功能强，性价比高可编程序控制器内有成千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、数据处理、PID 调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。如果元件不够，只要加上需要的扩展单元即可，扩充非常方便。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。（4）.开发工作量小，维修方便可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量的配线，减少大量的安

24、装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。一般可用接线端子连接10第二章 三菱 FR-D700 变频器外部接线。可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故障。（5）.可靠性高，抗干扰能力强可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司 S7-200系列 PLC 内部 EEPROM 中，储存用户原程序和预设值在一个较长时间段（190 小 时 ） ，所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模

25、块，可以确保停电后中间数据能保存 200 天。软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟，加强对程序的检测和校验。从而提高了系统抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工 业控制设备之一。（6）.体积小，能耗低体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化”特有的产品。1.1.3 PLC 的应用领域目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面：1.逻辑控制可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串

26、、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域最为 普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。2.运动控制可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与变频器结合，运动控制功能更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床 、装配机械、机器人、电梯等场合。3.过程控制可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量 I/0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的 A/D

27、 转换和 D/A 转换，并对被控模拟量实行闭环 P I （比例-积分-微分）D控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。11广东省自动化与信息技术转移中心4.数据处理可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印。数据处理一般用于大型控制系统 ，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中大型控制系统。5.构建网

28、络控制可编程序控制器的通信包括主机与远程 I/0 之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智 能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。的一些1.1.4 可编程控制器的展望1.向高集成、高性能、高速，大容量发展微处理器技术、存储技术的发展十分迅速，功能更强大，价格更便宜，研发的微处理器针对性更强。这为可编程序控制器的发展提供了良好的环境。大型可编程序控制器大多采用多 CPU 结构，不断地向高性能、高速度和大容量方向发展。在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的 PID 指令和智能

29、PID 模 块 ，某些可编程序控制器还具有模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高，运行更稳定。2.向普及化方向发展由于微型可编程序控制器的价格便宜，体积小、重量轻、能耗低，很适合于单机自动化，它的外部接线简单，容易实现或组成控制系统等优点，在很多控制领域中得到广泛应用。3.向模块、智能化发展可编程序控制器采用模块化的结构，方便了使用和维护。智能 I/O 模块主要有模拟量 I/O、高速计数输人、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、热电阻输入、条形码阅读器、多路 BCD 码输人/输出、模糊控制器、PID 回路控制、通信等模块。智能 I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统，

30、有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。它们可以完成可编程序控制器的主 CPU 难以兼顾的功能 ，简化了某些控制领域的系统设计和编程，提高了可编程序控制器的适应性和可靠性。12第二章 三菱 FR-D700 变频器4.向软件化发展编程软件可以对可编程序控制器控制系统的硬件组态，即设置硬件的结构和参数，例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通信接口的参数等。在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。可编程序控制器编程软件有调试和监控功能，可以在梯形图中显示触点的通断和线圈的通电情况，查找复杂电路

31、的故障非常方便。历史数据可以存盘或打印，通过网络或 Modem 卡，还可以实现远程编程和传送。5.向通信网络发展伴随科技发展，很多工业控制产品都加设了智能控制和通信功能，如变频器、软启动器等。可以和现代的可编程序控制器通信联网，实现更强大的控制功能。通过双绞线、同轴电缆或光纤联网，信息可以传送到几十公里远的地方，通过 Modem 和互联网可以与世界上其他地方的计算机装置通信。相当多的大中型控制系统都采用上位计算机 加可编程序控制器的方案，通过串行通信接口或网络通信模块，实现上位计算机与可编 程序控制器交换数据信息。组态软件引发的上位计算机编程革命，很容易实现两者的通信 ，降低了系统集成的难度，

32、节约了大量的设计时间，提高了系统的可靠性。国际上比较著名的组态软件有西门子公司的 WINCC，国内也涌现出了组态王、力控等一批组态软件。如图 1-5 示。图 1-5 PLC 构成的通信网络13广东省自动化与信息技术转移中心1.1.5 PLC 的工作原理P LC 是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相似，梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，例如输入继电器、输出继电器等。这种用计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理继电器在功能上有某些相似之处。由于以上原因，在介绍 PLC 的工作原理之前，首先简要介绍物理继电器的结构和工作原理。1.继电器电路原理PL

33、C 可看成是由普通继电器、定时器、计数器等组合而成的电气控制系统。注意，PLC 内部的继电器实际上是指存储器中的存储单元，称为软继电器。当输入到存储单元的逻辑状态为 1 时，则表示相应继电器的线圈通电，其常开触点闭合，常闭触点断开；而当输入到存储单元的逻辑状态为 0 时，则表示相应继电器的线圈断电，其常开触点断开，常闭触点闭合。所以这些软继电器体积小、功耗低、无触点、速度快、寿命长，并且具有无限多的常开、常闭触点供程序使用。其符号如图 1-6 所示。（ a）线圈符号（ b ）常闭触点符号（ c）常开触点符号图 1-6 继电器的线圈及触头符号（1）.工作原理：以直接起动控制电路为例，采用 PLC

34、 控制，其外部接线及内部等效电路如图所示。可将 PLC 分成 3 部分：输入部分、内部控制电路和输出部分。（图 1-7 示）SFRFUSB 1KMFRM3图 1-7继电器与 PLC 等效电路图14SB 2KMKM第二章 三菱 FR-D700 变频器（2）.输入部分：由输入接线端与等效输入继电器组成。输入继电器由接入输入端点的外部信号来驱动，其作用是收集被控制设备的各种信息或操作命令。（3）.内部控制电路：由大规模集成电路构成的微处理器和存储器组成的，经过制造厂家的开发，为用户提供部件。内部控制电路的部件包括输出继电器、定时器、计数器、移位寄存器等，这些部件也有许多对常开触点和常闭触点供 PLC

35、 内部使用。PLC 内部控制电路的作用是处理由输入部分所取得的信息，并根据用户程序的要求，使输出达到预定的控制要求。（4）.输出部分：作用是驱动被控制的设备按程序的要求动作。对应每一条输出电路，相当有一个输出继电器，此输出继电器有一个对外常开触点与输出端相连，其余均为供 PLC 内部使用的常开触点和常闭触点。当输出继电器接通时，对外常开触点闭合，外部执行元件可以通电动作。（5）.梯形图：实际上就是用户所编写的应用程序等效于 PLC 内部的接线图。当用编程器将梯形图程序送入 PLC 内，PLC 就可以按照预先制定的方案工作。（6）.电路工作过程：当起动按钮 SB1 闭合，输入继电器 X1 接通，

36、其常开触点 X1 闭合，输出继电器 Y0接通，Y0 的常开触点闭合自锁，同时外部常开触点闭合，使接触器线圈 KM 通电，电动机连续运行。停机时按停机按钮 SB2，输入继电器 X2 接通，其常闭触点断开，线圈 Y0断开，电动机停止运行。这里要注意，因与停机按钮相连的输入继电器 X2 采用的是常闭触点，所以停机按钮必须采用常开触点，这与继电接触器控制电路不同。2.执行程序工作原理（1）.基本工作模式：PLC 有运行模式和停止模式。运行模式：分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。停止模式：当处于停止工作模式时，PLC 只进行内部处理和通信服务等内容。（2）.PLC 工作过程：

37、分为内部处理，通信服务，输入处理，程序处理，输出刷新阶段。工作过程如图 1-8 所示。15广东省自动化与信息技术转移中心RUN内部处理通信服务输入处理程序执行输出处理STOP内部处理通信服务图 1-8 PLC 基本工作模式内部处理阶段：在此阶段，PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。通信服务阶段：在此阶段，PLC 与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当 PLC 处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。输入处理阶段：也叫输入采样阶段。在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映象寄存器中。此时

38、，输入映像寄存器被刷新。程序处理阶段：按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像寄存器中。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。输出刷新阶段：程序处理完毕后，将所有输出映象寄存器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载。在运行模式下， PLC 按上述五个阶段进行周而复始的循环工作，称为循环扫描工作方式。程序运行一个周期的时间为扫描周期。扫描周期是衡量 PLC 性能的一个重要指标一般小型 PLC 的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。注：当 PLC 处于 STOP 状态时，只完成

39、内部处理和通信服务工作。当 PLC 处于 RUN状态时，应完成全部五个阶段的工作。（3）.PLC 工作方式与特点：.工作方法可以分为：集中采样、集中输出、循环扫描。16第二章 三菱 FR-D700 变频器集中采样：对输入状态的扫描只在输入采样阶段进行。即在程序执行阶段或输出阶段，即使输入端状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，只有到下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入（响应滞后）。集中输出：在一个扫描周期内，只有在输出处理阶段才将元件映象寄存器中的状态输出，在其它阶段，输出值一直保存在元件映象寄存器中。注：在用户程序中，如果对输出多次赋值，则仅最后一次是有效的，即应避免双线圈输出。.

40、特点。集中采样、集中输出的扫描工作方式使 PLC 在工作的大部分时间与外设隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。17广东省自动化与信息技术转移中心1.2FX 系列 PLC 的认识.1.2.1 机型构成及产品规格1.FX 系列 PLC 各部件的名称如图 1-9 示。图 1-9 FX 系列 PLC 各部件的名称18第二章 三菱 FR-D700 变频器2.型号名称及其种类FX 系列是三菱 PLC 产品中的最大家族成员。基本单元(主机)有 FX0、FX0S、FXON、FX1、FX2、FX2C、FX1S、FX2N、FX2NC 等 9 个系列。每个系列又有 14、16、32、48、64

41、、80、128点等不同输入输出点数的机型，每个系列还有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种输出形式。（1）.FX 系列 PLC 型号的含义FX 系列可编程控制器型号命名的基本格式如图 1-10 所示：图 1-10 FX 系列 PLC 型号的含义说明：系列序号：0,0S，0N，1,2,2C，1S，2N，2NC。I/O 总点数：14256。单元类型：M-基本单元；EX-输入专用扩展模块；输出形式：R-继电器输出；S-晶闸管输出特殊品种区别：001-AC100/200V 电源、DC24V 输入（内部供电）D-DC 电源，DC 输入；AI-AC 电源，AC 输入；E-输入输出混合扩展模块；EY-输出

42、专用扩展模块；T-晶体管输出；H-大电流输出扩展模块(1A/1 点) V-立式端子排的扩展模块；C-接插口输入输出方式；L-TTL 输入型扩展模块；F-输入滤波器 1ms 的扩展模块；S-独立端子(无公共端)扩展模块。例如：FX2N-48MR-001 含义是：FX2N 系列，输入输出总点数为 48 点，继电器输出、AC100/200V 电源、DC24V 输入（内部供电）19广东省自动化与信息技术转移中心1.2.2 FX 系列 PLC 的基本性能指标规格FX 系列 PLC 的一般技术指标包括基本性能指标、输入技术指标及输出技术指标分别如下表 1-1，表 1-2，表 1-3，表 1-4 所示：表

43、1-1 FX 系列 PLC 的基本性能指标项目规格反复扫描程序 I/O 指令可以刷新（当执行 END 指令时） 基本指令： 0.08s/指令 应用指令：1.52 至几百s/指令 使用步进梯形图能生成 SFC逻辑梯形图和指令清单 类型程序 使用附加寄存器盒可扩展8000 步内置 到 16000 步基本顺序指令：27步进梯形指令：2最大可用 298 条应用指令应用指令：128最大硬体/I/O 配置点 256，依赖于用户的选择（最大软件可设定地址输入 256、输出 256）批次处理方式备注操作控制方式I/O 控制方法操作处理时间编程语言程序容量指令数目I/O 配置表 1-2 FX 系列 PLC 的输

44、入技术指标输入电压元件号输入信号电压输入信号电流输入开关电流 OFFON输入开关电流 ONOFF输入响应时间可调节输入响应时间输入信号形式输入状态显示DC24V10%X0X7DC24V10%DC24V,7mA4.5mA3.5mA其他输入点20第二章 三菱 FR-D700 变频器表 1-3 FX 系列 PLC 的输出技术指标项目外部电源最大负载感性负载灯负载80VA，120/240VAC100W电阻负载继电器输出最大 AC240V 或 DC30V2A/1 点，8A/COM晶闸管输出（仅 FX2N）AC85V242V0.3A/1 点，0.8A/COM36VA/AC30W240V12W/24V0.9

45、W/DCDC晶体管输出DC530V0.5A/1 点，0.8A/COM240V（FX1S） ，其他系列 1.5W/DC 24V最小负载（FX2N）响应时间OFFONONOFF电压5V电压24VDC 时 2mA；DC 时 5mA1ms10ms2mA/240V AC光电晶闸管隔离线圈通电时 LED 亮0.2ms；5s(仅 Y0，Y1)0.2ms；5s(仅 Y0，Y1)0.1mA/30V DC光耦合器隔离2.3VA/240V AC10ms10ms继电器隔离开路漏电流电路隔离输出动作显示表 1-4 FX2N 系列 PLC 的性能规格辅助继电器（M 线圈）一般锁定特殊一般状态继电器（S 线圈）锁定初始信号

46、报警100ms定时器（T）10ms1ms 保持型100ms 保持型计数器（C）一般 16 位500 点2572 点256 点490 点400 点10 点100 点03276.7s 200 点0327.67s 46 点032.767s 4 点03276.7s 6 点032767 数 200 点M0M499M500M3071M8000M8255S0S499S500S899(490 点)S0S9S900S999T0T199T200T245T246T249T250255C0C199类型：16 位上计数器21广东省自动化与信息技术转移中心锁定 16 位100 点（子系统）-2147483648+2147

47、483647 35 点15 点C100 至 C199类型：16 位上计数器C200C219类型：32 位上/下计数器C220C234类型：16 位上/下计数器C235C240，6 点一般 32 位锁定 32 位单相高速计数器（C）单相 C/W 起始停止输入双相A/B 相一般锁定数据寄存器（D）文件寄存器特殊变址用于 CALL指针（P）用于中断16 点-2147483648+2147483647 数C241C245，5 点C246C250，5 点 C251C255，5 点 D0D199类型：32 位元件的 16 位数据存 储寄存器对类型：32 位元件的 16 位数据存 储寄存器对 D1000D7999 通过 14 块 500 程式步的参数设置 类型：16 位数据存储寄存器 从 D8000D8255 类型：16 位数据存储寄存器 V0V7 以及 Z0Z7 类型：16 位数据存储寄存器 P0P127100*150*和 16*18*（上升触发*=1，下降触发*=0， *=时间（单位：ms） N