項目二初識三菱FX3u系列可編程序控制器任務2.1PLC概述及FX3U系列PLC的認識任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用任務2.3三菱FX3U系列PLC的接線知識目標了解PLC的產(chǎn)生、特點、應用和發(fā)展狀況等。掌握和理解PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。熟悉FX3U系列PLC的軟元件，掌握主要軟元件的功能和應用注意事項。了解PLC的各種編程語言的特點。初步掌握GXDeveloper編程軟件的基本操作，熟悉軟件的主要功能。技能目標

能熟練操作GXDeveloper編程軟件，完成程序的編寫、下載、監(jiān)測等操作。能根據(jù)程序熟練完成可編程控制器的外部接線操作。任務2.1PLC概述及FX3U系列

PLC的認識一項目任務

二相關(guān)知識點

一項目任務1．了解PLC的產(chǎn)生、特點、應用和發(fā)展狀況等基本知識。2.掌握和理解PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。3．了解FX3U系列PLC的軟元件，掌握主要軟元件的功能和應用注意事項。4．了解PLC的各種編程語言的特點。二相關(guān)知識點

可編程控制器（ProgrammableController）的英文縮寫是PC，容易與個人計算機（PersonalComputer）混淆，因此通常都稱其為PLC（ProgrammableLogicController）。

PLC是在繼電器控制基礎上以微處理器為核心，將自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。目前PLC已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動控制領域中最重要、應用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）的首位。1．PLC的產(chǎn)生

在PLC出現(xiàn)前，繼電器控制在工業(yè)控制領域中占據(jù)主導地位，但是繼電器控制系統(tǒng)具有明顯的缺點：設備體積大、可靠性低、故障檢修困難且不方便。由于接線復雜，當生產(chǎn)工藝和流程改變時必須改變接線，這種硬件編程的系統(tǒng)通用性和靈活性較差?，F(xiàn)代社會制造工業(yè)競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁，迫切需要一種新的更先進的“柔性”的控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。

20世紀60年代，隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，先后出現(xiàn)了用晶體管和中小規(guī)模集成電路構(gòu)成的邏輯控制系統(tǒng)，和用小型計算機取代繼電器控制系統(tǒng)，但由于小型計算機價格高昂，對惡劣的工業(yè)環(huán)境難以適應，其輸入/輸出信號與被控電路不匹配，再加上控制程序的編制困難，不像現(xiàn)在的梯形圖易于被操作人員掌握，這一“瓶頸”阻礙了其進一步發(fā)展和推廣應用。1968年，美國通用汽車公司（GM）為了增強其產(chǎn)品在市場的競爭力，不斷更新汽車型號的需要，率先提出生產(chǎn)線控制的10條要求，公開向制造商招標。GM提出的10條要求是：（1）編程方便，可在現(xiàn)場修改程序。（2）維護方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)。（3）可靠性高于繼電器控制柜。（4）體積小于繼電器控制柜。（5）成本可與繼電器控制柜競爭。（6）數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計算機。（7）可以直接用交流115V輸入。（8）通用性強，系統(tǒng)擴展方便，更動最少。（9）用戶存儲器容量大于4KB。（10）輸出為交流115V，負載電流要求在2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥和交流接觸器等。美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)以上要求，于1969年研制出了第一臺可編程控制器PDP-14，并在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上取得了成功引起了世界各國的關(guān)注。繼日本、德國之后，我國于1974年開始研制可編程控制器，目前全世界已有數(shù)百家生產(chǎn)可編程控制器的廠家，產(chǎn)口種達300多種。2．PLC的特點

（1）可靠性高，抗干擾能力強。（2）適應性好，具有柔性。（3）功能完善，接口多樣。（4）易于操作，維護方便。（5）編程簡單易學。（6）體積小、重量輕、功耗低。3．PLC的應用（1）開關(guān)量邏輯控制這是PLC最基本的應用，即用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實邏輯控制和順序控制。如機床電氣控制、電動機控制、注塑機控制、電鍍流水線、電梯控制等。總之，PLC既可用于單機控制，也可用于多機群和生產(chǎn)線的控制。（2）模擬量過程控制除了數(shù)字量之外，PLC還能控制連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、速度、流量、液位、電壓和電流等模擬量。通過各種傳感器將相應的模擬量轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過A/D模塊將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送到PLC的CPU處理，處理后的數(shù)字量再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換為模擬量進行輸出控制，若使用專用的智能PID模塊，可以實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)過程控制。（3）運動控制大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。（4）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理目前PLC都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)與邏輯運算指令和循環(huán)移位與移位指令，所以由PLC構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便地對生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集、分析和加工處理。數(shù)據(jù)處理通常用于諸如柔性制造系統(tǒng)、機器人和機械手的控制系統(tǒng)等大、中型控制系統(tǒng)中。（5）通信聯(lián)網(wǎng)、多級控制

PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間通信，要采用其專用通信模塊，并利用RS-232C或RS-422A接口，用雙絞線或同軸電纜或光纜將它們連成網(wǎng)絡。由一臺計算機與多臺PLC組的分布式控制系統(tǒng)，進行“集中管理，分散控制”建立工廠的自動化網(wǎng)絡。PLC還可以連接CRT顯示器或打印機，實現(xiàn)顯示和打印。4．PLC的分類（1）按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC——整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。模塊式PLC——模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。

整體式PLC模塊式PLC（2）按功能分類低檔PLC——具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。中檔PLC——除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。高檔PLC——除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。（3）按I/O點數(shù)分類小型PLC——I/O點數(shù)<128點；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。其特點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應用指令。中型PLC——I/O點數(shù)256～2048點；雙CPU，用戶存儲器容量2～8K，一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。大型PLC——I/O點數(shù)>2048點；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8～16K，具有極強的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。Siemenss7-300系列PLC

中型PLCS7-300CPU

CPU系列19種不同的CPU：7種標準CPU(CPU

312，CPU

314，CPU

315-2DP，CPU

315-2PN/DP，CPU

317-2DP，CPU317-2PN/DP，CPU

319-3PN/DP)6種緊湊型CPU，帶集成技術(shù)功能和分布式I/O(CPU312C，CPU313C，CPU313C-2PtP，CPU313C-2DP，CPU314C-2PtP，CPU314C-2DP)2種技術(shù)功能CPU(CPU

315T-2DP，CPU

317T-2DP)

模塊

系列

CPU電源信號模塊接口功能模塊通訊專用模塊4種故障安全型CPU(CPU

315F-2DP，CPU

317F-2DP，CPU315F-2PN/DP，CPU317F-2PN/DP)標準PLC可編程控制器嵌入式機床面板軟PLC可在以下平臺上運行PLC程序使用平臺不受限制插槽式PLCVersion5.35．PLC的發(fā)展（1）國內(nèi)外PLC發(fā)展應用概況

PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國：TE施耐德公司；韓國：三星、LG公司等。我國的PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個階段：順序控制器（1973～1979）一位處理器為主的工業(yè)控制器（1979～1985）

8位微處理器為主的可編程序控制器（1985以后）。在對外開放政策的推動下，國外PLC產(chǎn)品大量進入我國市場，一部分隨成套設備進口。如寶鋼一、二期工程就引進了500多套，還有咸陽顯象管廠、秦皇島煤碼頭、汽車廠等?，F(xiàn)在，PLC在國內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應用，技術(shù)含量也越來越高。

（2）PLC技術(shù)發(fā)展趨勢①向高速度、大容量方向發(fā)展②向超大型、超小型兩個方向發(fā)展③PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力④增強外部故障的檢測與處理能力⑤編程語言多樣化、標準化⑥PLC的軟件化與PC化6．PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其基本結(jié)構(gòu)與微型計算機相同，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。

PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示，主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。對于模塊式PLC，各部件獨立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖2-2所示。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進行配置與組合。（1）中央處理單元（CPU）小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。

CPU的功能①接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。②診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。③通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。④從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。⑤根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。（2）存儲器

存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序是由PLC的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設定等功能，提供PLC運行的平臺。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。用戶程序由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應用程序，為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。PLC使用以下幾種物理存儲器隨機存取存儲器RAM）只讀存儲器（ROM）可擦除只讀存儲器（EPROM）電擦除只讀存儲器（E2PROM）閃存（FlashMemory）

（3）輸入/輸出單元PLC輸入/輸出單元主要作用為：數(shù)據(jù)鎖存——向外設輸出數(shù)據(jù)時的需要。電平隔離——使外設和CPU電路之間直流電平互不影響。速度協(xié)調(diào)——使外設和CPU之間，準備好后才傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)變換——串/并變換、并/串變換、A/D變換、D/A變換。（4）電源

PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。（5）編程裝置簡易型編程器只能聯(lián)機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡易編程器。圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺專用便攜式計算機，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動器，提供錄音機接口和打印機接口。

圖形編程器圖2-4配有專用編程軟件包的通用計算機編程裝置7．PLC的工作原理

(1)PLC的循環(huán)掃描技術(shù)PLC循環(huán)掃描的工作過程如圖2-3所示，一般包括五個階段：內(nèi)部處理與自診斷與外設進行通信處理輸入采樣用戶程序執(zhí)行輸出刷新

當方式開關(guān)置于STOP位置時，只執(zhí)行前兩個階段，當方式開關(guān)置于RUN位置時，將執(zhí)行所有階段。

上電復位時，PLC首先進行初始化處理，清除I/O映像區(qū)中的內(nèi)容，接著自診斷，檢測存儲器、CPU及I/O部件狀態(tài)，確認其是否正常，再進行通信處理，完成各外設的通信連接，還將檢測是否有中斷請求，若有則作相應中斷處理。若此時PLC方式開關(guān)處于RUN位置時，PLC才進入獨特的循環(huán)掃描，周而復始地執(zhí)行輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段

①輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描工作方式按順序?qū)λ休斎攵说妮斎霠顟B(tài)進行采樣，并存入輸入映象寄存器中，此時輸入映象寄存器被刷新。接著進入程序處理階段，在程序執(zhí)行階段或其它階段，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會改變，輸入狀態(tài)的變化只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被采樣到，這種采樣方式稱為為集中采樣。

②用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC對程序按順序進行掃描執(zhí)行。若程序用梯形圖來表示，則總是按先上后下，先左后右的順序進行。當遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序是否跳轉(zhuǎn)。當指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映像寄存器和元件映象寄存器中讀出，根據(jù)用戶程序進行運算，運算的結(jié)果再存入元件映象寄存器中。對于元件映象寄存器來說，其內(nèi)容會隨程序執(zhí)行的過程而變化。③輸出刷新階段

當所有程序執(zhí)行完畢后，進入輸出處理階段。在這一階段里，PLC將輸出映象寄存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)（輸出繼電器狀態(tài)）轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過一定方式輸出，驅(qū)動外部負載。（2）PLC與傳統(tǒng)繼電器控制的異同

繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。

PLC的CPU則采用循環(huán)掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。

（3）PLC掃描周期的計算自診斷時間：與PLC的型號系列有關(guān)，如三菱FX3U系列機自診斷時間為1ms。通信時間：取決于連接的外設數(shù)量，若沒有連接外設，則通信時間為0。掃描I/O時間：等于掃描的I/O總點數(shù)與每點掃描速度的乘積。掃描用戶程序時間：取決于指令步數(shù)的多少和所用指令類型。等于基本指令掃描速度與所有基本指令步數(shù)的乘積，加上功能指令掃描時間。功能指令掃描速度與指令步數(shù)可以查閱相關(guān)用戶手冊。

例：三菱FX3U-32M基本單元，其輸入/輸出點為16/16，用戶程序為1000步基本指令，PLC運行時不連接外設，I/O掃描速度為3.8μs/點，用戶程序的掃描速度為0.7μs/步，自診斷時間為1ms，試計算一個掃描周期為多長時間？解：掃描32點I/O所需時間為：T1=3.8μs/點

32點=0.122ms

掃描1000步程序所用時間為：T2=0.7μs/步

1000步=0.7ms

自診斷時間為：T3=1ms

所以一個掃描周期為：T=T1+T2+T3=1.822ms（4）PLC的I/O響應時間I/O響應時間指從PLC的輸入信號變化開始到引起系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間，它反映了PLC的輸出滯后輸入的時間。產(chǎn)生輸入輸出響應滯后的原因主要是PLC的掃描工作方式和輸入濾波器的影響。為了增強PLC的抗干擾能力，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離和R-C濾波電路等技術(shù)，其中R-C濾波電路的濾波常數(shù)約為10～20ms。若PLC采用繼電器輸出方式，輸出回路中繼電器觸頭的機械滯后作用，也是引起輸入輸出響應滯后現(xiàn)象的一個因素。8．PLC編程語言

（1）梯形圖語言梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程語言。（2）指令表語言語句是指令表程序的基本單元，每個語句和微機一樣也由地址（步序號）、操作碼（指令）和操作數(shù)（數(shù)據(jù)）三部分組成。步序號

指令

操作數(shù)

0

LD

X1

1

OR

Y0

2

ANI

X2

3

OUT

Y0

4

LD

X3

5

OUT

Y1（3）順序功能圖語言順序功能圖語言（SFC語言）是一種較新的編程方法，又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖語言。它將一個完整的控制過程分為若干階段，各階段具有不同的動作，階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件滿足就實現(xiàn)階段轉(zhuǎn)移，上一階段動作結(jié)束，下一階段動作開始。是用功能表圖的方式來表達一個控制過程，對于順序控制系統(tǒng)特別適用。（4）高級語言隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，為了增強PLC的運算、數(shù)據(jù)處理及通信等功能，以上編程語言無法很好地滿足要求。近年來推出的PLC，尤其是大型PLC，都可用高級語言，如BASIC語言、C語言、PASCAL語言等進行編程。采用高級語言后，用戶可以像使用普通微型計算機一樣操作PLC，使PLC的各種功能得到更好的發(fā)揮。

9．PLC技術(shù)指標（1）存儲容量（2）I/O點數(shù)（3）掃描速度（4）指令的功能與數(shù)量（5）內(nèi)部元件的種類與數(shù)量（6）特殊功能單元（7）可擴展能力項目F系列性能參數(shù)運算控制方式循環(huán)掃描存儲程序的運算方式,有中斷功能輸入輸出控制方式批次處理方式(執(zhí)行END指令時),但是有I／O刷新指令、脈沖捕捉功能程序語言繼電器符號方式+步進梯形圖方式(可用SFC表示)程序存儲器最大存儲容量

64000步,(含注釋、文件寄存器，最大64000步)內(nèi)置存儲器容量

64000步,RAM(內(nèi)置鋰電池后備)

電池壽命約5年可選存儲器盒

（選件）快閃存儲器（存儲器盒的型號名稱不同，各自的最大內(nèi)存儲容量也不同）

（Ver．3．00以上）FFLROM1M：64000步（無程序傳送功能）允許寫入次數(shù)：1萬次指令種類順控指令、步進梯形圖順控指令27條,步進梯形圖指令2條應用指令

219種，498個（Ver．2．70以上）運算處理速度基本指令

0．065μs/指令應用指令

0．642～幾百μs／指令輸入輸出點數(shù)擴展并用時輸入點數(shù)

X0～X267，184點(8進制編號)擴展并用時輸出點數(shù)

Y0～Y267，184點(8進制編號)擴展并用時總點數(shù)

256點10．三菱FX系列PLC型號說明FX系列PLC型號的含義如下：系列名稱：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC、3U等

I/O總點數(shù)：4～256

單元類型：M──基本單元；E──輸入輸出混合擴展單元；Ex──擴展輸入模塊;

EY──擴展輸出模塊；輸出方式：R──繼電器輸出；S──晶閘管輸出；T──晶體管輸出特殊品種：D──直流電源，直流輸入；A──交流電源，交流輸入或交流輸出模塊;H──大電流輸出擴展模塊；V──立式端子排的擴展模塊;C──接插口輸入輸出方式；F──輸入濾波時間常數(shù)為1ms的擴展模塊;如果特殊品種一項無符號，為AC電源、DC輸入、橫式端子排、標準輸出。11．FX3U系列PLC的軟元件

（1）輸入繼電器X

輸入繼電器與輸入端相連，它是專門用來接受PLC外部開關(guān)信號的元件。PLC通過輸入接口將外部輸入信號狀態(tài)（接通時為“1”，斷開時為“0”）讀入并存儲在輸入映象寄存器中。輸入繼電器必須由外部信號驅(qū)動，不能用程序驅(qū)動，所以在程序中不可能出現(xiàn)其線圈。由于輸入繼電器（X）為輸入映象寄存器中的狀態(tài)，所以其觸點的使用次數(shù)不限。

FX3U系列PLC的輸入繼電器以八進制進行編號，F(xiàn)X3U輸入繼電器的編號范圍為X000～X077（64點）。（2）輸出繼電器Y

輸出繼電器是用來將PLC內(nèi)部信號輸出傳送給外部負載（用戶輸出設備）。輸出繼電器線圈是由PLC內(nèi)部程序的指令驅(qū)動，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對應的硬觸點來驅(qū)動外部負載。每個輸出繼電器在輸出單元中都對應有一個常開觸點，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開還是常閉觸點，都可以無數(shù)次使用。

FX3U系列PLC的輸出繼電器也是八進制編號其中FX3U編號范圍為Y000～Y077（64點）。（3）輔助繼電器M

輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。輔助繼電器不能直接驅(qū)動外部負載，負載只能由輸出繼電器的外部觸點驅(qū)動。輔助繼電器的常開與常閉觸點在PLC內(nèi)部編程時可無限次使用。①通用輔助繼電器（M0～M499）

FX3U系列共有500點通用輔助繼電器。通用輔助繼電器在PLC運行時，如果電源突然斷電，則全部線圈均OFF。當電源再次接通時，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外，其余的仍將保持OFF狀態(tài)，它們沒有斷電保護功能。通用輔助繼電器常在邏輯運算中作為輔助運算、狀態(tài)暫存、移位等。②斷電保持輔助繼電器（M500～M7679）

FX3U系列共有7180點斷電保持輔助繼電器。它與普通輔助繼電器不同的是具有斷電保護功能，即能記憶電源中斷瞬時的狀態(tài)，并在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)。它之所以能在電源斷電時保持其原有的狀態(tài)，是因為電源中斷時用PLC中的鋰電池保持它們映像寄存器中的內(nèi)容。下面以圖2-8所示小車往復運動控制來說明斷電保持輔助繼電器的應用。小車的正反向運動中，用M600、M601控制輸出繼電器驅(qū)動小車運動。X1、X0為限位輸入信號。運行的過程是X0=ON→M600=ON→Y0=ON→小車右行→停電→小車中途停止→上電（M600=ON→Y0=ON）再右行→X1=ON→M600=OFF、M601=ON→Y1=ON（左行）?？梢娪捎贛600和M601具有斷電保持，所以在小車中途因停電停止后，一旦電源恢復，M600或M601仍記憶原來的狀態(tài)，將由它們控制相應輸出繼電器，小車繼續(xù)原方向運動。若不用斷電保護輔助繼電器當小車中途斷電后，再次得電小車也不能運動。③特殊輔助繼電器觸點型——其線圈由PLC自動驅(qū)動，用戶只可使用其觸點。例如：

M8000：運行監(jiān)視器（在PLC運行中接通），

M8002：初始脈沖（僅在運行開始時瞬間接通），

M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10ms、100ms、1s和1min時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

M8000、M8002、M8012的波形圖如圖2-9所示。線圈型——由用戶程序驅(qū)動線圈后PLC執(zhí)行特定的動作。例如：

M8033：若使其線圈得電，則PLC停止時保持輸出映象存儲器和數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容。

M8034：若使其線圈得電，則將PLC的輸出全部禁止。

M8039：若使其線圈得電，則PLC按D8039中指定的掃描時間工作。

④狀態(tài)寄存器S

狀態(tài)寄存器用來記錄系統(tǒng)運行中的狀態(tài)。是編制順序控制程序的重要編程元件，它與后述的步進順控指令STL配合應用。FX3U系列共有4096點狀態(tài)寄存器，其中S0～S9是初始狀態(tài)寄存器,S10～S19是返回原點用狀態(tài)繼電器.

當啟動信號X0有效時，機械手下降，到下降限位X1開始夾緊工件，加緊到位信號X2為ON時，機械手上升到上限X3則停止。整個過程可分為三步，每一步都用一個狀態(tài)器S20、S21、S22記錄。每個狀態(tài)器都有各自的置位和復位信號（如S21由X1置位，X2復位），并有各自要做的操作（驅(qū)動Y0、Y1、Y2）。（5）定時器TPLC中的定時器（T）相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器，可在程序中實現(xiàn)延時控制。它可以提供無限對常開常閉延時觸點。

FX3U系列PLC定時器有以下四種類型：100ms通用定時器（T0～T199）共200點，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.1～3276.7s。10ms通用定時器（T200～T245）共46點。設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.01～327.67s。1ms積算定時器（T246～T249）共4點，定時的時間范圍為0.001～32.767s。100ms積算定時器（T250～T255）共6點，定時的時間范圍為0.1～3276.7s。（6）計數(shù)器C

計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。

FX3U系列計數(shù)器分為內(nèi)部計數(shù)器和高速計數(shù)器兩類。內(nèi)部計數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部信號（如X、Y、M、S、T等）進行計數(shù)。內(nèi)部輸入信號的接通和斷開時間應比PLC的掃描周期稍長，最高計數(shù)頻率為10KHz，因此是低速計數(shù)器。高速計數(shù)器又稱外部計數(shù)器，用于測量通過指定輸入點的被測信號頻率。①16位增計數(shù)器（C0～C199）其中C0～C99共100點為通用型，C100～C199為斷電保持型（斷電保持型即斷電后能保持當前值待通電后繼續(xù)計數(shù)）。這類計數(shù)器為遞加計數(shù)，應用前先對其設置一設定值，當輸入信號（上升沿）個數(shù)累加到設定值時，計數(shù)器動作，其常開觸點閉合、常閉觸點斷開。計數(shù)器的設定值為1～32767（16位二進制）②32位增/減計數(shù)器（C200～C234）其中C200～C219（共20點）為通用型，C220～C234（共15點）為斷電保持型。這類計數(shù)器能通過特殊輔助繼電器的控制實現(xiàn)加/減雙向計數(shù)。設定值范圍均為-214783648～-+214783647（32位）。

C200～C234是增計數(shù)還是減計數(shù)，分別由特殊輔助繼電器M8200～M8234設定。對應的特殊輔助繼電器被置為ON時為減計數(shù)，置為OFF時為增計數(shù)。③高速計數(shù)器

FX3U有C235～C255共21點高速計數(shù)器。它們直接對外部的高速脈沖（例如來自光電編碼器、光電編碼盤、光柵等）進行32位可逆計數(shù)，輸入脈沖由PLC輸入點X0～X7輸入，計數(shù)值不受PLC的運算控制，最高計數(shù)頻率為60KHZ。（7）數(shù)據(jù)寄存器D、V、ZPLC在進行輸入輸出處理、模擬量控制、位置控制時，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器為16位，最高位為符號位?？捎脙蓚€數(shù)據(jù)寄存器來存儲32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器有以下幾種類型：①通用數(shù)據(jù)寄存器（D0～D199）②斷電保持數(shù)據(jù)寄存器（D200～D7999）③特殊數(shù)據(jù)寄存器（D8000～D8255）④變址寄存器（V/Z）（8）常數(shù)及指針①常數(shù)

K是表示十進制整數(shù)的符號，主要用來指定定時器或計數(shù)器的設定值及應用功能指令操作數(shù)中的數(shù)值；H是表示十六進制數(shù)，主要用來表示應用功能指令的操作數(shù)值。例如20用十進制表示為K20，用十六進制則表示為H14。②分支用指針（P0～P127）

FX3U有P0～P127共128點分支用指針。分支指針用來指示跳轉(zhuǎn)指令（CJ）的跳轉(zhuǎn)目標或子程序調(diào)用指令（CALL）調(diào)用子程序的入口地址。③輸入中斷用指針（I00□～I50□）共6點，它是用來指示由特定輸入端的輸入信號而產(chǎn)生中斷的中斷服務程序的入口位置，這類中斷不受PLC掃描周期的影響，可以及時處理外界信息。任務2.2GXDeveloper編程

軟件的使用一項目任務

二相關(guān)知識點

三項目實施

一項目任務將圖2-13所示報警閃爍燈梯形圖程序?qū)隚XDeveloper中，并進行仿真測試操作。任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用二、相關(guān)知識點

三菱GXDeveloper編程軟件是應用于三菱全系列PLC的中文編程軟件，包含GPPW編程軟件和LLT模擬軟件兩部分，可在Windows98/2000/XP/Win7操作系統(tǒng)運行。

1.GXDeveloper編程軟件的主要功能

1)在GXDeveloper中，可通過梯形圖、語句表及SFC符號來創(chuàng)建順控指令程序，建立注釋數(shù)據(jù)及設置寄存器數(shù)據(jù)。

2)創(chuàng)建順控指令程序以及將其存儲為文件，用打印機打印。

3)該軟件在串行系統(tǒng)中可與PLC進行通信、文件傳送操作以及離線和在線調(diào)試功能。

2.GXDeveloper編程軟件的安裝任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-17打開software_GX+Developer+8.86文件夾后的界面任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-18打開SW8D5CGPPWC文件夾后的界面任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-19打開EnvMEL文件夾后的界面任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-20安裝完成后的對話框任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-21安裝SETUP后的對話框任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-23“注冊確認”對話框任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-25選擇“結(jié)構(gòu)化文本(ST)語言編輯功能”對話框任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-27“選擇部件”對話框1)執(zhí)行“工程”→“創(chuàng)建新工程”菜單，出現(xiàn)圖2-29所示畫面，單擊“PLC系列”下拉按鈕，選擇所使用的PLC的CPU系列，如在我們的實驗中，選用的是FX系列，所以選“FXCPU”。

2)單擊“PLC類型”下拉按鈕，選擇對應的PLCCPU系列的類型，我們實驗用FX3U系列，所以選中FX3U(C)。

3)設置工程路徑、工程名和標題。圖2-29“創(chuàng)建新工程”對話框3.在GXDeveloper中新建工程任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用4)單擊“確定”按鈕，新建的工程主窗口如圖2-31所示。圖2-31新建的工程主窗口圖2-32元件輸入窗口4.元件的輸入圖2-33“PLC寫入”對話框5.程序的傳輸1.編程準備

2.編程操作

3.程序的傳送

(1)程序的寫入打開程序文件，通過\[寫入\]操作將程序文件“報警閃爍燈.pmw”傳送到PLC用戶存儲器RAM中，然后進行校驗。

(2)程序的讀取通過\[讀取\]操作將PLC中已有程序讀取到計算機中，然后進行校驗。

(3)程序的校驗在上述程序檢驗過程中，只有當計算機對兩端程序比較無誤后，才可認為程序傳送正確，否則應查清原因，重新傳送。

4.運行操作三、任務實施任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用1)根據(jù)梯形圖程序，將PLC的輸入/輸出端與外部模擬信號連接好，PLC輸入/輸出端編號及說明見表2-4。任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用表2-4PLC輸入/輸出端編號及說明輸入/輸出端編號功能說明X1啟動按鈕Y1報警燈1Y2報警燈2任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用2)接通PLC運行開關(guān)，PLC面板上RUN燈亮，表明程序已投入運行。

3)結(jié)合控制程序，操作有關(guān)輸入信號，在不同輸入狀態(tài)下觀察輸入/輸出指示燈的變化，若輸出指示燈的狀態(tài)與程序要求一致，則表明程序運行正常。

四、知識鏈接

三菱PLC模擬調(diào)試GXSimulator軟件的安裝與調(diào)試圖2-34“輸入產(chǎn)品序列號”對話框任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用1)首先打開編程軟件GXDeveloper，創(chuàng)建一個“新工程”，如圖2-36所示。圖2-36創(chuàng)建一個“新工程”任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用2)編寫一個簡單的梯形圖，如圖2-37所示。

3)可以通過“工具”菜單中的“梯形圖邏輯測試起動(L)”，啟動仿真；也可以通過快捷圖標啟動仿真，如圖2-38所示。圖2-37編寫一個簡單的梯形圖4)啟動仿真后，程序開始在電腦上模擬PLC寫入過程，如圖2-39、圖2-40所示。任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-39啟動仿真界面5)這時程序已經(jīng)開始運行。任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-41程序仿真運行界面6)并且可以通過“在線”中的“軟元件測試”強制一些輸入條件ON或者OFF監(jiān)控程序的運行狀態(tài)，這里就不做詳細的介紹了。

7)退出PLC仿真運行。任務2.2GXDeveloper編程軟件的使用圖2-42PLC仿真運行退出任務2.3三菱FX3U系列PLC

的接線一項目任務

二項目分析三相關(guān)知識點四項目實施

五知識進階1.根據(jù)FX3U-48MR的輸入、輸出端子圖和PLC控制系統(tǒng)的接線示意圖,完成PLC控制系統(tǒng)的外部接線。

2.利用計算機將提供的程序?qū)懭隤LC。

3.觀察PLC系統(tǒng)的運行情況并進行調(diào)試。一項目任務FX3U-48MR的輸入、輸出端子圖

二項目分析PLC控制系統(tǒng)工作原理為：按下常開按鈕SB0按鈕，指示燈HLl亮，松開后，指示保持點亮狀態(tài)。PLC面板上的LED指示燈與之同步;

按下常閉按鈕SB1按鈕，指示燈HL1熄滅,松開后，指示燈保持熄滅狀態(tài)。PLC面板上的LED指示燈與之同步;

傳感器采用三線式的接近開關(guān)，可采用電容式、電感式或光電式傳感器。在下面操作中以光電式接近開關(guān)為例，將一光亮物體接近光電開關(guān)，指示燈HL2點亮，將光亮物體遠離光電開關(guān)，指示燈HL2熄滅，PLC面板上的LED指示燈與之同步。

三相關(guān)知識點

1.FX3U產(chǎn)品規(guī)格FX3U產(chǎn)品規(guī)格1.35mm寬DIN導軌

2.安裝孔4個(?4.5,32點以下者2個)

3.電源、輔助電源、輸入信號用的裝卸式端子臺

4.輸入指示燈

5.擴展單元、擴展模塊、特殊單元、特殊模塊、接線插座蓋板

6.輸出用的裝卸式端子臺

7.輸出動作指示燈

8.DIN導軌裝卸用卡子

9.面板蓋

10.外圍設備接線插座

11.動作指示燈

12.鋰電池(F240BL，標準裝備)13.鋰電池連接插座

14.另選存儲器濾波器安裝插座

15.功能擴展板安裝插座

16.內(nèi)置RUN／STOP開關(guān)

17.編程設備、數(shù)據(jù)存儲單元接線插座

18.產(chǎn)品型號指示

2.電源單元圖2-50交流供電電源任務2.3PLC的接線圖2-51直流供電電源3.PLC系統(tǒng)的安裝(1)底板安裝利用PLC機體外殼4個角上的安裝孔，用規(guī)格為M4的螺釘將控制單元、擴展單元、AD轉(zhuǎn)換單元、DA轉(zhuǎn)換單元及I／O鏈接單元固定在底板上。

(2)DIN導軌安裝利用PLC底板上的DIN導軌安