小型可编程 第4讲

第三章三菱小型可编程控制器第一节三菱小型可编程控制器概述

三菱可编程控制器分F系列(F、F1、F2)

、FX系列(FX0、FX0N

、FX2、

FX2C、FX1S、

FX1N、FX1NC、

FX2N、FX2NC、

FX3C)、A系列(A1、A2、A3)和Q系列(Q4AR、AnAS、AnA)几个系列。

A系列、Q系列是中大型机，F系列已停产，FX系列是三菱小型机，FX2N是具有代表性的型机。三菱小型机基本性能如下表所示：三菱小型PLC基本性能一览表

项目\系列F1FX0FX0NFX2FX2C最大I/O12030128256256基本/功能指令22/8722/3522/3822/9696执行速度us/步121.6~3.61.6~3.60.480.48程序容量（步）1K8002K2K2K数据寄存器646151412581258文件寄存器——15004K4K定时/计数器32/3251/2151/64256/241256/241中断源—441515状态器406411810001000辅助继电器27259659617921792高速计数器（最高Khz）1/1点5/4点5/4点10/3点10/3点A/D转换器F2-6A-E—FX0N-3AFX-4ADFX-4AD-PTD/A转换器F2-6A-E—FX0N-3AFX-2DAFX-2DA定位控制F2-30GM——FX-1GMFX-20GM

FX2

列PLC是1991年推出的产品，它是整体式和模块式相结合的叠装式结构。FX2型PLC有一个16位微处理器和一个专用逻辑处理器。它是运行速度最快的小型PLC之一。FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，后来又推出的FXoN超小型的标准PLC。加强型的小型机FX2C，尺寸更小，性能更高，其基本单元连接采用接插件的输入输出方式，从而减少了接配线工时。FX2C的维护性能极佳。第二节FX系列可编程控制器的系统配

一、型号命名方式

ＦＸ系列可编程控制器型号命名的基本格式为：

ＦＸ—特殊品种的区别输出形式单元类型I/O总点数系列序号系列序号：0，2，0N，2C，2N等，即FX0、FX2、FXON、FX2C、FXON等

I/O总点数：１0～２５６单元类型：Ｍ一基本单元

Ｅ一输入输出混合扩展单元及扩展模块

ＥＸ一输入专用扩展模块

ＥＹ一输出专用扩展模块输出形式：Ｒ一继电器输出

Ｔ一晶体管输出

Ｓ一晶闸管输出特殊品种区别：Ｄ——ＤＣ电源，ＤＣ输入

Ａ1——ＡＣ电源，ＡＣ输入

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

Ｆ——输入滤波器1ms的扩展模块

Ｌ——ＴＴＬ输人型扩展模块

S——独立端子（无公共端）扩展模块若特殊品种一项无符号，说明通指ＡＣ电源，ＤＣ输入，横式端子排；继电器输出，2Ａ／１点；晶体管输出０.5Ａ／ｌ点；晶闸管输出，０.3Ａ/1点。二、FX系列PLC的基本构成

Fx系列PLC是由基本单元、扩展单元及特殊功能单元构成的。基本单元包括CPU、存储器、I／O和电源，是PLC的主要部分；扩展单元是扩展I／O点数的装置，内部有电源；扩展模块用于增加I／O点数和改变I／O点数的比例，内部无电源，由基本单元和扩展单元供给。扩展单元和扩展模块内无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些特殊用途的装置。

FX0的基本单元共有12种，其规格型号如下表所示。这12种基本单元是不可以扩展FXON的基本单元共有12种，其中6种是AC电源，DC输入，另外6种是DC电源，DC输入，其规格型号如下表所示。FX2的基本单元共有31种，其中20种是AC电源，DC输入，另外9种是DC电源，AC输入，其规格型号如下表所示。FX2C的基本单元共有4种，是AC电源，DC输入，其规格型号如下表所示。FXON扩展单元一种，详见下表：FXON扩展模块有3种，详见下表：FX2、FX2C扩展单元5种，扩展模块有22种，详见下表：第二节三菱小型可编程控制器的编程器件FX2N系列PLC编程器件（一）输入继电器（Ｘ0—Ｘ177）（1）输入继电器与PLC的输入端相连，是PLC接收外部开关信号的接口。（2）输入继电器是光电隔离的电子继电器，其线圈、常开接点、常闭接点与传统硬继电器表示方法一样，如图左边所示。（4）常开接点、常闭接点的使用次数不限，在PLC内可以自由使用。（5）FX2型PLC输入继电器采用八进制地址编号，Ｘ0～Ｘ177最多可达128点。（6）输入继电器必须有外部信号来驱动，不能用程序驱动。（二）输出继电器Ｙ0—Ｙ177

（1）输出继电器是ＰＬＣ用来传送信号到外部负载的元件，如上图。（2）每一个输出继电器有一个外部输出的常开接点。

（3）内部的软接点，不管是常开还是常闭，都可以无限次的自由使用。（4）输出继电器的地址编号是八进制，Ｙ0～Ｙ177，最多可达128点。（三）、辅助继电器M（1）PLC内有很多辅助继电器，它们的线圈是由PLC内部各软元件的触点驱动。（2）辅助继电器的常开和常闭触点使用次数不限，在PLC内可自由使用。但这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载只能由输出继电器的外部接点驱动。（3）辅助继电器是中间继电器，它的作用是辅助计算、状态暂存、移位等。（4）特殊辅助继电器具有特殊功能。①

、通用辅助继电器Ｍ0—Ｍ499（500点）

通用辅助继电器有500点，其元件号按十进制编号。注：在FX型PLC中除了输入/输出继电器X/Y外，其它所有的软元件的元件号均按十进制编号。②、断电保持辅助继电器Ｍ500～Ｍ1023（524点）

PLC在运行中若发生停电，输出继电器和通用辅助继电器全部成为断开状态。再运行时，除去PLC运行时就接通（ＯＮ）的以外，其他仍断开。但是，根据不同的控制对象，有的需要保存停电前的状态，并在再运行时再现该状态的情形。断电保持辅助继电器就是用于这种目的的。断电保持由PLC内装的锂电池支持的。

如图所示是具有断电保持功能的辅助继电器的例子。注：M600状态不变并不是因为有自锁，而是因M600有电池后备。如图所示是一个由电动机驱动的丝杠传动机构及其对应动作的梯形图，利用断电保持特殊继电器，可使该机构在断电后复电时平台的运行方向保持不变。运行过程如下：③、特殊辅助继电器Ｍ8000～Ｍ8255（256点）

PLC内有很多特殊辅助继电器，这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能，可以分成以下二大类．

（i）只能利用其触点的特殊辅助继电器，自动驱动，线圈由PLC用户只可以利用其触点。M8000为RUN监控用，PLC运行时它接通，常开触点M8001为RUN监控用，PLC运行时它断开，常闭触点M8002能产生初始脉冲（正脉冲），仅在运行开始时瞬间接通，常开触点。M8003能产生初始脉冲（负脉冲），仅在运行开始时瞬间断开，常闭触点。M8004

出错时为ON。M8011——每10ms发一脉冲。M8012——每100ms发一脉冲。M8013——每1s发一脉冲。M8014——每10min发一脉冲。（ii）可驱动线圈型特殊辅助继电器，用户驱动线圈后，PLC作特定动作

M8030——后备锂电池欠压，使BATTLED（后备锂电池欠压指示）点亮。M8033

——PLC停止时输出保持特殊辅助继电器M8034——禁止全部输出特殊辅助继电器M8039——定时扫描特殊辅助继电器注：未定义的特殊辅助继电器不可在用户程序中使用（如M8010、

M8015

）（四）、状态元件（S0—S899）

状态元件S在步进顺控程序的编程中是一类非常重要的软元件，它与后述的步进顺控指令ＳＴＬ组合使用。状态元件有以下四种类型：（１）初始状态器S0～S9共10点。（２）回零状态器S10～S19共10点。（３）通用状态器S20～S499共480点。（４）保持状态器S500～S899共400点。如图所示是机械手抓取动作的顺序功能图（又称状态转移图）。其动作过程如下：接通启动信号，X0＝ON，S20置位（＝ON），随之，控制下降电磁阀的输出继电器Y0动作；当下限位开关X1变为ON后，状态S21置位（＝ON），状态S20自动复位（＝OFF），输出继电器Y0随之复位，控制夹紧电磁阀的输出继电器Y1动作；当夹紧限位开关X2变为ON时，状态S22置位，同时状态S21自动复位，输出继电器Y1随之复位，控制上升电磁阀的输出继电器Y2动作……

随着状态动作的转移，原来的状态自动复位（=OFF）。（五）、报警器部分状态元件可用作外部故障诊断输出。作报警器用的状态元件为（S900～S999）共100点，均为失电保持型。如图下所示是外部故障诊断程序。监控特殊数据寄存器D8049的内容将显示S900～S999中已置位（=ＯＮ）的状态元件中地址号最小的元件。发生故障时相应的状态就为ＯＮ，当有多个故障同时发生时，最小地址号的故障排除后还可显示下一个故障的地址号。（六）、定时器（T0—T255）

①.定时器的动作及地址编号：定时器在PLC中的作用相当于一个中间继电器。

在PLC内定时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲有

1ms、10ms、100ms三档，当所计时间到达设定值时，输出接点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数Ｋ作为设定值，也可以用数据寄存器Ｄ的内容作为设定值。(i)、常规定时器T0~T245100ms定时器

T0~T199共200点（设定值范围为：0.1s~3276.7s）

10ms定时器

T200~T245共46点（设定值范围为：0.01s~327.67s）

如图，当驱动线圈后1.23s时输出接点动作。X0断开，计数器复位，输出接点复位。(ii)、积算定时器T246~T2551ms积算定时器

T246~T249共4点（设定值范围为：0.001s~32.767s）

100ms积算定时器

T250~T255共6点（设定值范围为：0.1s~3276.7s）

如图，当驱动线圈后34.5s时输出接点动作。X2接通时，计数器复位，输出接点复位。积算定时器与非积算定时器的比较：非积算定时器无后备电池，掉电后计数器不能保持当前值；积算定时器有后备锂电池，掉电后计数器能保持当前值。②.接点的动作时序

如图，定时器在其线圈被驱动后开始计时，到达设定值后，在执行第一个线圈指令时，其输出接点动作。从驱动定时器线圈到其接点动作称为定时器接点动作精度时间t,t=T+T0-ａ。

式中，Ｔ为定时器设定时间，单位为ｓ；

T0为扫描周期，单位为ｓ；

ａ为定时器的时钟周期。

如果编程时定时器触点指令写在线圈指令之前，最坏的情况是定时器线圈触点动作误差为+2T0。

当定时器的设定值为0时，在下一扫描周期执行线圈指令时输出触点就动作。

以中断方式对1ms时钟脉冲计数。（七）、计数器（C0~C255）

①．内部信号计数器

内部信号计数器是在执行扫描操作时对内部器件（如Ｘ、·Ｙ、Ｍ、Ｓ、Ｔ和Ｃ）的信号进行计数的计数器，其接通时间和断开时间应比PLC的扫描周期稍长（即这种计数器是由内部扫描驱动的）。而另一类高速计数器是按中断原则运行的，因此它独立于扫描周期，选定的高速计数器应以连续方式驱动。(i)１６位递加计数器（设定值：1～32767）通用型：C0～C99（100点）断电保持型：Ｃ100～Ｃ199（100点）其设定值：K1～K32767如图所示为递加计数器的动作过程：

(ii)３２位双向计数器（设定值：-2147483648~+2147483648）通用型计数器：C200~C219（20点）断电保持型计数器：C220~C234（15点）设定值：-2147483648~+2147483648

双向计数器是递加型还是递减型计数由特殊辅助继电器Ｍ8200～M8234设定。特殊辅助继电器置1时，为递减计数；特殊辅助继电器置0时，为递加计数。若当前值为-2147483648时，再减1就成为+2147483648；若当前值为+2147483648时，再加1就成为-2147483648。如图所示是递加、递减计数器的动作原理：当计数器的当前值由-６→-５（增大）时，其接点接通（置１）；当计数器的当前值由-５→-６（减小）时，其接点断开（置０）。②．高速计数器

高速计数器共21点，地址编号Ｃ235～Ｃ255。但适用高速计数器输入的ＰＬＣ输入端只有６点Ｘ0～Ｘ5。如果这６个输入端中的一个已被某个高速计数器占用，它就不能再用于其它高速计数器（或其它用途）。也就是说，由于只有６个高速计数输入端，最多只能用６个高速计数器同时工作。高速计数器的选择并不是任意的，它取决于所需计数器的类型及高速输入端子。高速计数器的类型如下；

1相无启动／复位端子高速计数器Ｃ２３５～Ｃ２４０

1相带启动／复位端子高速计数器Ｃ２４１～Ｃ２４５

1相2输入（双向）高速计数器Ｃ２４６～Ｃ２５０

2相输入（Ａ－Ｂ相型）高速计数器Ｃ２５１～Ｃ２５５

上面所列计数器均为32位递增／递减型计数器。

下表给出了各个高速计数器对应输入端子的名称：

Ｘ６和Ｘ７也是高速输入，但只能用作启动信号而不能用于高速计数。不同类型的计数器可同时使用，但它们的输入不能共用。

高速计数器是按中断原则运行的，因而它独立于扫描周期。如左图所示，当X20接通时，选中高速计数器Ｃ235，根据上表C235对应计数输入为X0，因此，计数输入脉冲应从X0，而不是X20输入。当X20断开，线圈C235断开；同时，C236接通，因此，选中计数器C236，其计数输入为X1端。警告：不要用计数输入端作计数器线圈的驱动触点（1）1相无启动／复位端子高速计数器Ｃ２３５～Ｃ２４０

计数方式及接点动作与前述普通32位计数器相同。递加计数器时，当计数值达到设定值时，接点动作并保持；作递减计数时，到达计数值则复位。

1相1输入计数方向取决于其对应标志

M8XXX（XXX为对应的计数器地址号），

Ｃ２３５～Ｃ２４０高速计数器各有一个计数输入端。见上表中：C235

的输入端为X0；而C240的输入端为X5。（2）ｌ相带启动／复位端子高速计数器

C241～C245这类高速计数器的计数方式接点动作、计数方向与C235～C240类似。Ｃ２４１～Ｃ２４５高速计数器各有一个计数输入和一个复位输入。计数器Ｃ２４４和Ｃ２４５还有一个启动输入。如右下图：计数方向由M8245决定。见上表中：C241

的输入端为X0，复位输入端为X1；而C245的输入端为X2，复位输入端为X3。（3）

ｌ相２输入双向高速计数器Ｃ２４６～Ｃ２５０

这５个高速计数器有两个输入端，一个递加，另一个递减。有的还具有复位和启动输入。当

Ｘ10接通，

Ｃ246像普通32位加／减计数器一样的方式复位。从上表可知，对C246，X0为递加计数端，X1为递减计数端。Ｘ11接通时，选中C246，使Ｘ0、Ｘ1输入有效。Ｘ0由

ＯＦＦ→ＯＮ，C246加１；Ｘ1由

ＯＦＦ→ＯＮ，C246减

１。如图所示，C250带复位和启动端的1相2输入高速计数器的动作过程所下：查上表可知，C250的复位输入X5，启动输入为X7，因此可由外部复位，而不必用RSTC250指令。

接通X13时选通C256，

启动输入Ｘ7接通时开始计数，Ｘ7断开时停止计数。递加计数输入为Ｘ3，递减计数输入为Ｘ4。计数方向由特殊辅助继电器

M8XXX决定（XXX为计数器地址编号）。Ｍ8XXX为ON，表示递减计数，Ｍ8XXX为OFF时，表示递加计数。（４）

２相输入（Ａ～Ｂ相）计数器

Ｃ２５１～Ｃ２５５

在２相输入计数器中，最多可有两个２相３２位二进制递加／递减计数器，其计数的动作过程与前面所讲的普通型３２位递加速减型相同，对这些计数器，只有上表中所示的输入端可用于计数。

Ａ相和Ｂ相信号决定计数器是加计数还是减计数。当

Ａ相为ＯＮ状态时，Ｂ相输入为ＯＦＦ→ＯＮ，为递加计数，Ｂ相输入为ＯＮ→ＯＦＦ，为递减计数。下图为以Ｃ２５１和Ｃ２５５为例的此类计数器的计数过程。

在Ｘ11接通时，Ｃ２５１对输入Ｘ0（Ａ相）、Ｘ1（Ｂ相）的ＯＮ／ＯＦＦ过程计数。

选通信号Ｘ１３接通时，一旦Ｘ7接通，Ｃ２５５立即开始计数，计数输入为X3（Ａ相）和Ｘ４（Ｂ相）。

Ｘ5接通，Ｃ２５５复位，在程序中编入虚线所示指令，则Ｘ12接通时也能使C255复位。

（5）计数器的最高计数频率：

计数器的最高计数频率受两个因素制约：

一是各个输入端的响应速度二是全部高速计数器的处理时间

①各输入端的响应速度受硬件限制，不能响应频率非常高的输入信号：

当只用其中一个高速计数器时，

X0、X2、X3的最高输入信号频率为10kHz，

X1、X4、X5的最高输入信号频率为7kHz。

②全部高速计数器的处理时间是限制高速计数器计数频率的主要因素：

高速计数器是采用中断方式运行的，因此，同时使用的计数器数量越少，计数频率就越高。

如果某些计数器用比较低的频率计数，则其他计数器就可以较高的频率计数。也就是说，所有高速计数器的计数频率总和不能超过一个定值。

计数频率总和是指同时在PLC计数输入端出现的所有输入信号频率之和的最大值。

①FX2系列

PLC的计数频率总和必须小于20kHz

例如：某控制系统选用以C235、C236、C237三个1相计数器（计数信号分别从

X0、X1、X2端输入）。

X0输入的最高计数频率为0.6kHz

X1输入的最高计数频率为4kHz

X2输入的最高计数频率为10kHz

(0.6+4+10)kHz<20kHz,因此，系统所用的三个计数器均能正常工作。

②1相双向输入，因每时刻只有用一个信号，故只二输入中只取一个

参加频率总和计算。

③A-B相型的计数器则是将每个计数器的输入信号频率乘以4倍后参

于计算。

例如：某系统选用１相计数器C237，1相2输入双向计数器C246，２相Ａ—Ｂ相计数器C255各一个。

C237的对应输人端为X2，输入信号最高频率为3kHzC246的对应输入端为X0和X1，输入信号最高频率为8kHzC255的对应输入端为X