电气控制与PLC-PLC及其编程软件

128（D0～ D127）
7 872（D128～ D7999）
256（D8000～ D8255）
200（D0～D199） 7 800（D200～D7999） 106（D8000～D8195）
7 000 （D1000～ D7999）
2（D8030， D8031）
7 000（D1000～D7999） —
1．通用寄存器 2．电池后备/锁存寄存器 3．特殊寄存器D8000～D8195 4．文件寄存器D1000～D7999
4.2.8 变址寄存器
FX2N系列PLC有16个变址寄存器 V0～V7和Z0～Z7，在32位操作时将V、Z 合并使用，Z为低位。
4.2.9 指针
指针（P/I）包括分支和子程序用的指 针（P）以及中断用的指针（I）。
① 单相无启动/复位端子高速计数器 C235～C240。
② 单相带启动/复位端子高速计数器 C241～C245。
③ 单相双输入（双向）高速计数器 C246～C250。
④ 双相输入（A-B相型）高速计数器 C251～C255。
3．计数频率
4.2.7 数据寄存器
数据寄存器在模拟量检测与控制以及 位置控制等场合用来储存数据和参数，数 据寄存器可储存16位二进制数或1个字， 两个数据寄存器合并起来可以存放32位数 据（双字）。
FX系列PLC的输出继电器采用八进制 编号，如Y0～Y7，Y10～Y17…最多可达 184点，但输入、输出继电器的总和不得 超过256点。
表4-1 FX2N系列PLC输入、输出继电器的元件号
型号
FX2N16M
FX2N32M
FX2N- FX2N- FX2N- FX2N- 扩 展 48M 64M 80M 128M 时
例如，输入继电器（X）是由输入电
路和输入映象寄存器组成；输出继电器 （Y）是由输出电路和输出映象寄存器组 成；定时器（T）、计数器（C）、辅助继 电器（M）、状态继电器（S）、数据寄存 器（D）、变址寄存器（V/Z）等都是由存 储器组成的。
4.2.1 输入继电器
输入继电器与PLC的输入端子相连， 是PLC接收外部开关信号的窗口，PLC通 过输入端子将外部信号的状态读入并存储 在输入映象寄存器中。
4.5 FX-20P-E型手持式编程器
4.1 PLC的基本组成
PLC系统通常由基本单元、扩展单元、 扩展模块及特殊功能模块组成，如图4-1所 示。
图4-1 PLC系统组成
4.1.1 外部结构
FX系列PLC的外部特征基本相似，如 图4-2所示。
图4-2 FX2N系列PLC外形图
1．外部端子部分
继电器
M511）
M1535）
M3071）
特殊辅助继电器 256（M8000～M8255）
特殊辅助继电器 特殊辅助继电器分为以下两类。 ① 只能利用其接点的特殊辅助继电器。
图4-11 断电保持功能
M8002为初始脉冲，仅在运行开始瞬 间接通一个扫描周期，其波形如图4-12所 示。
图4-12 波形图
图4-13 通用型定时器的工作原理
2．积累型定时器
图4-14是积累定时器工作原理图。
图4-14 积累定时器工作原理
4.2.6 计数器
它分内部信号计数器（简称内部计数 器）和外部高速计数器（简称高速计数 器）。
表4-5
FX系列的计数器
PLC
FX1S
16位通用计数器
16（C0～ C15）
16位电池后备/锁存计 16（C16～
M8034为禁止输出特殊辅助继电器； M8039为定时扫描特殊辅助继电器。
4.2.4 状态继电器
状态继电器是构成状态转移图的重要 软元件，它与后述的步进顺控指令配合使 用。
表4-3 FX系列PLC的状态继电器
PLC
FX1S
FX1N
初始化状态继电器 10点，S0～S9
FX2N/FX2NC 10点，S0～S9
FX2N系列PLC的输入继电器采用八 进制编号，如X000～X007，X010～X017， 习惯写成X0～X7，X10～X17等，，最多 可达184点。
图4-10是一个PLC控制系统的示意图。
图4-10 PLC控制系统的示意图
4.2.2 输出继电器
输出继电器与PLC的输出端子相连， 是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出 继电器用来将PLC的输出信号传送给输出 单元，再由后者驱动外部负载。
4.1.2 内部硬件
PLC基本单元内部主要有3块线路板， 即电源板、输入输出接口板及CPU板。
电源板主要为PLC各部件提供高质量 的开关电源，如图4-5（a）所示。
图4-5 内部硬件
输入输出接口板主要完成输入、输出 信号的处理，如图4-5（b）所示。
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CPU板主要完成PLC的运算和存储功 能，如图4-5（c）所示。
④ 保持状态继电器S500～S899共 400点。
⑤ 报警用状态继电器S900～S999共 100点，这100个状态继电器可用作外部故 障诊断输出。
4.2.5 定时器
定时器在PLC中的作用相当于1个时 间继电器，它有1个设定值寄存器（1个字 长），1个当前值寄存器（1个字长）以及 无限个接点（1个位）。
1．实训目的 2．实训器材 3．实训任务
图4-3 FX2N－48MR的端子分布图 注：输出端子共分为5组，组间用黑实线分开，黑点为备用端子
输入端子与输入信号相连，PLC的输 入电路通过其输入端子可随时检测PLC的 输入信息，其连接示意图如图4-4（a）所 示。
图4-4 输入输出信号连接示意图
输出电路就是PLC的负载驱动回路， 通过输出点，将负载和负载电源连接成一 个回路，其连接示意图如图4-4（b）所示。
内部计数器是用来对PLC的内部元件 （X，Y，M，S，T和C）提供的信号进行 计数。
① 16位加计数器的设定值范围为1～ 32 767。
② 32位双向计数器的设定值范围为 −2 147 483 648～+2 147 483 647。
2．高速计数器
高速计数器均为32位加减计数器。但 用于高速计数器输入的PLC输入端只有6个 X0～X5，高速计数器的类型如下。
4.1.4 软件
1．梯形图
图4-9 继电控制电路图与梯形图的比较示例
2．指令表
指令表（IL）是由许多指令构成的， PLC的指令是一种与微型计算机的汇编语 言中的指令相似的助记符表达式，它由操 作码和操作数两部分组成。
3．顺序功能图 4．梯形图的特点
4.2 PLC的软元件
PLC内部有许多具有不同功能的元件， 实际上这些元件是由电子电路和存储器组 成的。
表4-6 FX系列PLC的数据寄存器
PLC
FX1S
通用寄存器 电池后备/锁存寄存器 特殊寄存器
128（D0～ D127）
128（D128～ D255）
256（D8000～ D8255）
文件寄存器R 外部调节寄存器F
1 500 （D1000～ D2499）
2（D8030， D8031）
FX1N
FX2N和FX2NC
4.4 GX Developer编程软件 4.4.1 编程软件的安装
4.4.2 程序的编制
1．进入和退出编程环境 2．新建一个工程 3．软件界面
4．梯形图方式编制程序 5．指令表方式编制程序 6．保存、打开工程
4.4.3 程序的写入、读出
实训8 GX Developer编程软件的基 本操作
2．指示部分 3．接口部分 4．通电观察
① 了解PLC的外部结构及各部分的功 能。
② 按图4-4所示连接好各种输入设备。
③ 接通PLC的电源，观察PLC的相关 指示是否正常。
④ 分别接通各个输入信号，观察PLC 的输入指示灯是否发亮。
⑤ 将PLC的运行模式转换开关置于 RUN状态，观察PLC的输出指示灯是否发 亮。
表4-4 FX系列PLC的定时器
PLC
100 ms定时器
通用型 10 ms定时器
1 ms定时器
积算型
1 ms定时器 100 ms定时器
FX1S
FX1N，FX2N/FX2NC
63（T0～T62） 200（T0～T199）
31（T32～T62） （M8028=1时）
46（T200～T245）
1（T63）
输入
X0～ X7 8点
X0～ X17 16点
X0～ X27 24点
X0～ X37 32点
X0～ X47 40点
X0～ X77 64点
X0～ X267 184点
输出
Y0～ Y7 8点
Y0～ Y17 16点
Y0～ Y27 24点
Y0～ Y37 32点
Y0～ Y47 40点
Y0～ Y77 64点
Y0～ Y267 184点
—
—
4（T246～T249）
—
6（T250～T255）
在PLC内定时器是根据时钟脉冲累积 计时的，时钟脉冲有1 ms、10 ms、 100 ms 3挡，当所计时间到达设定值时， 其接点动作。
1．通用型定时器
100 ms定时器的设定值范围为 0.1 s～3 276.7 s；10 ms定时器的设定值 范围为0.01 s～327.67 s；1 ms定时器的 设定值范围为0.001 s～32.767 s。图4-13 是通用型定时器的工作原理图。
通用状态继电器 —
锁存状态继电器
128点， S0～
S127
1000点，S0～ S999
信号报警器
—
490点，S10～S499 400点，S500～S899 100点，S900～S999
① 初始状态继电器S0～S9共10点。
② 回零状态继电器S10～S19共10点。
③ 通用状态继电器S20～S499共480 点。
4.2.10 常数
常数K用来表示十进制常数，16位常 数的范围为−32 768～+32 767，32位常数 的范围为−2 147 483 648～ +2 147 483 647。
常数H用来表示十六进制常数，十六 进制包括0～9和A～F这16个数字，16位 常数的范围为0～FFFF，32位常数的范围 为0～FFFFFFFF。
M8011～M8014分别是10 ms、 100 ms、1 s和1 min的时钟脉冲特殊辅助 继电器。
② 可驱动线圈型特殊辅助继电器。
M8030为锂电池电压指示特殊辅助继 电器，当锂电池电压下降到某一值时， M8030动作，指示灯亮，提醒PLC维修人 员赶快更换锂电池。
M8033为PLC停止时输出保持特殊辅 助继电器；
数器
C31）
FX1N
FX2N和FX2NC
16（C0～C15） 100（C0～C99）
184（C16～ C199）
100（C100～ C199）
32位通用双向计数器 —
20（C200～C219）
32位电池后备/锁存双 向计数器
—
15（C220～C234）
高速计数器
21（C235～C255）
1．内部计数器
4.1.3 内部结构
PLC基本单元主要由中央处理单元 （CPU）、存储器、输入单元、输出单元、 电源单元、扩展接口、存储器接口、编程 器接口和编程器组成，其结构框图如图4-6 所示。
图4-6 PLC的结构框图
（1）输入电路
图4-7 直流输入方式的电路图
（2）输出电路
图4-8 PLC的输出电路图
第4章 PLC及其编程软件
可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller，PLC）。
为了与个人计算机（Personal Computer，PC）相区别，人们又用PLC 作为可编程控制器的缩写。
4.1
PLC的基本组成
4.2
PLC的软元件
4.3
PLC的工作原理
4.4 GX Developer编程软件
4.2.3 辅助继电器
PLC内部有许多辅助继电器，它是一 种内部的状态标志，相当于继电器控制系 统中的中间继电器。
表4-2 FX系列PLC的辅助继电器
PLC
FX1S
FX1N
FX2N/FX2NC
通用辅助继电器
384（M0～ M383）
384（M0～ M383）
500（M0～ M499）
电池后备/锁存辅助 128（M384～ 1 152（M384～ 2572（M500～