三菱FX2N可编程控制器在筒阀同步控制
三菱fx2n编程及应用
三菱fx2n编程及应用三菱FX2N编程及应用介绍三菱FX2N是一款由三菱电机公司推出的可编程逻辑控制器（PLC）。
它在自动化控制领域广泛应用，具有强大的功能和稳定的性能。
本文将重点介绍三菱FX2N的编程及应用相关内容。
一、FX2N编程概述FX2N采用ladder diagram（梯形图）编程语言，这是一种类似于电气接线图的图形化编程方式。
它使得程序编写者能够直观地描述控制逻辑，并通过连接不同的逻辑元件来实现控制功能。
1.1 基本指令集FX2N提供了丰富的指令集，可以满足不同的应用需求。
基本指令包括：逻辑指令、计数/定时器指令、运算指令、移位指令等。
根据具体的控制需求，程序员可以选择合适的指令组合来实现控制逻辑。
1.2 编程软件三菱提供了FX-PCS/WIN软件，用于FX系列PLC的编程。
该软件界面简洁，易于使用，并提供了丰富的功能模块，如在线监控、调试等。
程序员可以在软件中进行图形化编程，然后通过串口或以太网与FX2N进行通讯。
1.3 编程步骤编写FX2N程序的一般步骤如下：（1）确定控制需求：根据实际应用需求，确定需要实现的控制功能。
（2）设计程序架构：根据控制需求，设计程序的结构和逻辑。
（3）编写程序代码：使用FX-PCS/WIN软件进行编程，按照程序架构，通过拖拽和连接不同的指令元件来完成编程。
（4）上传程序：将编写好的程序上传到FX2N，可通过串口或以太网与PLC进行通讯。
（5）设置PLC参数：根据实际应用需求，设置PLC的输入输出口、定时器、计数器等参数。
（6）在线调试：通过FX-PCS/WIN软件对PLC程序进行在线监控和调试，确保程序的正确性和稳定性。
二、FX2N应用实例FX2N作为一种功能强大的PLC，广泛应用于各种自动化控制系统中。
以下是几个FX2N应用实例的介绍：2.1 自动化生产线控制FX2N可以用于控制自动化生产线上的各个设备，如机床、输送带、机械手等。
通过编写合适的控制程序，可以实现生产线上设备之间的协调运行，提高生产效率和质量。
FX2N可编程手册说明书(大)
可编程控制器在筒阀同步控制中的运用
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三菱FX2N可编程控制器使用手册
三菱FX2N可编程控制器使用手册一、可编程控制器的内部编程元件1、输入继电器X:X000~X017 共16点2、输出继电器Y:Y000~Y017 共16点3、辅助继电器M:1)通用辅助继电器M0~M499 共500点2)断电保持继电器M500~M3071 共2572点3)特殊辅助继电器M8000~M8255 共256点4、状态继电器S:S0~S499 共500点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,供返回原点用3)通用状态继电器S20~S499 共480点4)断电保持状态继电器S500~S899 共400点5)报警用状态继电器S900~S999 共100点5、定时器T:T0~T255 共256点1)常规定时器T0~T255 共256点T0~T199为100ms定时器,共200点,其中T192~T199为子程序中断服务程序专用的定时器。
T200~T245为10ms定时器共46点2)积算定时器T246~T255 共10点T246~T249为1ms积算定时器共4点T250~T255为100ms积算定时器共6点6、计算器C:C0~C234 共235点1)16位计数器C0~C199 共200点其中C0~C99为通用型共100点C100~C199为断电保持型共100点2)32位加/减计数器C200~C234 共35点其中C200~C219为通用型共20点C220~C234为断电保持型共15点7、指针P/I1)分支用指针P0~P127 共128点2)中断用指针IXXX 共15点其中输入中断指针100~150 共6点定时中断指针16~18 共3点计数中断指针1010~1060 共6点8、数据寄存器D1)通用数据寄存器D0~D199 共200点2)断电保持数据寄存器D200~D7999其中断电保持用D200~D511 共312点不能用软件改变的断电保持D512~D7999 共7488点,可用RST和ZRST指令清除它的内容。
三菱FX2N系列可编程序控制器
PLC电气控制技术
第六章三菱FX2N系列 可编程序控制器及其基本指令
FX 系列PLC的硬件配置图
PLC电气控制技术
第六章三菱FX2N系列 可编程序控制器及其基本指令
FX 系列PLC的网络通信能力
PLC电气控制技术
第六章三菱FX2N系列 可编程序控制器及其基本指令
第二节 FX2N系列可编程序控制器主要编程元件
PLC电气控制技术
第六章三菱FX2N系列 可编程序控制器及其基本指令
软元件（逻辑元件）
辅助继电器（M）
由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限， 但不能直接驱动外部负载,采用十进制编号。 通用辅助继电器M0～M499（500点） 掉电保持辅助继电器M500～M1023（524点） 特殊辅助继电器M8000～M8255（256点）
扩展单元型号名称组成及种类
FX2N － 〇〇 E
系列名称
〇－〇 E 〇
输入输出点数 扩展单元 输出形式 其他区分
扩展模块型号名称组成及种类
FX□N － 〇〇
系列名称 输入输出点数
包括输入输出口， 由基本单元或扩 展单元供电
扩展设备 输出形式
FX2N系列可编程序控制器技术指标
一般技术指标 性能技术指标 输入技术指标 输出技术指标 电源技术指标
输入继电器
X0 X0 X0
Y0
输出继电器
Y0
常开触点 常闭触点
Y0 Y0
输入信号 输入端子
X0
输出负载 输出端子
PLC电气控制技术
第六章三菱FX2N系列 可编程序控制器及其基本指令
软元件（逻辑元件）
输出继电器（Y）
输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触点 （继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之分， 由程序驱动。 在PLC 内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输 出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。 输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意 使用。
第三章FX2N系列可编程控制器
第三章FX2N系列可编程控制器【知识目标】了解FX2N系列PLC的型号规格及含义。
【能力目标】能够正确对各种电源输入型的PLC进行电源配线。
能正确的对各种型号PLC 的输入(包括二端和三端)器件和输出器件进行接线。
3.1 FX2N的结构特点及产品构成系列产品的结构特点1、FX2NFX2N系列PLC采用一体化箱体结构,其基本单元(Basic Unit)将所有的电路,含CPU、存储器、输入输出接口及电源等都装在一个模块内,是一个完整的控制装置。
FX2N系列PLC基本单元的输入输出比为1:1。
为了实现输入输出点数的灵活配置及功能的灵活扩展，FX2N系列PLC还配有扩展单元（Extension unit）、扩展模块(Extension Module)及特殊功能单元(Special Function Unit)。
扩展单元用于增加I/O点数的装置,内部设有电源.扩展模块用于增加I/O点数及改变I/O 比例,内部无电源,用电由基本单元或扩展单元供给.因扩展单元及扩展模块无CPU,必须与基本单元一起使用。
特殊功能单元是一些专门用途的装置。
如模拟量I/O单元、高速计数单元、位置控制单元、通讯单元等。
这些单元大多通过基本单元的扩展口连接基本单元，也可以通过编程器接口接入或通过主机上并接适配器接入，不影响原系统的扩展。
FX2N系列PLC可以根据需要,仅以基本单元或由多种单元组合使用。
图3-1为FX2N系列PLC基本单元外观照片。
图3-1 FX系列PLC基本单元外观2N2、FX系列PLC型号规格及含义FX系列PLC型号规格如图3-2所示：在图3-2中系列名称有：1S、1N、2N、2NC；即FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC。
输入输出点数：指的是总点数，14～256。
基本单元（模块分区）:M—基本单元。
E—I/O混合扩展单元及扩展模块。
EX—输入专用扩展模块。
EY—输出专用扩展模块。
输出形式: R—继电器输出。
T—晶体管输出。
三菱FX2N系列可编程控制器
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编码范围 X0～X267 Y0～Y267 M0～M499 M500～M3071 M8000～M8255 S0～S499 S500～S899
S0～S9 S900～S999 T0～T199 T200～T245 T246～T249 T250～T255
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。
பைடு நூலகம்
2019年6月6
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2) FX2N型PLC的型号
• FX2N型PLC的型号可表示如下：
• FX2N－128 M R－001
•①
② ③④ ⑤
• ① PLC系列名称，
• ② 输入和输出点数总和，128为64点输入和64点输出，
• ③ 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，
9
表3-4 FX2N型PLC软元件表（续）
指针 （P）
FX2N系列可编程控制器功能指令概述
7
第一节 数据类软元件及存储器组织
举例
在 D8000中,存有监视定时器的时间设定值。 它的初始值由系统只读存储器在通电时写入。要改 变时可利用传送指令(FNC12 MOV)写入
M8002 FNC 12 MOV
将监视定时器 未定义的特殊数据寄存 设为250ms
K250
D800
器不要使用！
监视定时器刷新
22
续表
FX2N16M 嵌套 指针 FX2N-32M FX2N48M FX2N64M FX2N80M FX2N28M 扩展单 元
N0～N78 点主控 用 K
P0～P127128 点跳步、子 程序用分支 指针
I00□～ I50□6点 输入中断 用指针
I6□□～ I8□□3点定 时器中断用 指针
I010～I0606 点计数器中断 用指针
一、数据类软元件的类型及使用
1.数据寄存器（D）
数据寄存器是用于存储数值数据的软元件，FX2N系 列机中为16位（最高位为符号位，可处理数值范围为-32, 768～+32，768），如将2个相邻数据寄存器组合，可存储 32位（最高位为符号位,可处理数值范围为-2，147，483, 648～ +2, 147, 483, 648）的数值数据。
输入 继电 器X 输出 继电 器Y 辅助 继电 器M 状态 S 定时 器T
21
续表
FX2N6M 计数 器 FX2N-32M FX2N-48M FX2N-64M FX2N-80M FX2N-128M 扩展单元
16位增计数器 32位可逆计数器 32位可逆高速计数器最大6点 C0～ 【C100 【C200 【C220 【C235 【C246 【C251～ 】2相输 C991 ～C19 9】 ～C21 9】 ～C23 ～C24 5】 ～C25 0】 C255 ② 点保 20点一 4】15 1相 1输 1相 2输 入 00点 100 ② ② 持用 般用 点保持 入② 入② 一般 用② 用① 数据 D0～ 【D200～ 【D512～ D8000～ V7～V0Z7～Z016 ① 寄存 D199200 D511】512 D7999】7488点 D8195256 点变址用 器D、 点 ② ③D1000 点保持用 保持用 点特殊 V、Z 一般用① 以后可作为文 用③ 件寄存器用
FX2N系列可编程控制器及其指令系统
16
32
16
16
FX2N－32MR－001
FX2N－32MS－001
FX2N－32MT－001
48
24
24
FX2N－48MR－001
FX2N－48MS－001
FX2N－48MT－001
64
32
32
FX2N－64MR－001
FX2N－64MS－001
FX2N－64MT－001
80
40
40
FX2N－80MR－001
状态（S）
状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件， 采用十进制编号。与步进指令STL配合使用；
状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用； 状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。 状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可 由外设设定。
(7)数据寄存器（D）
通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通 过外设设定参数进行调整。
只能利用其触点的特殊辅助继电器
M8000：运行监控用，PLC运行时M8000接通。
M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助
继电器。
M8012：产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。
可驱动线圈的特殊辅助继电器
装有编程软件的计算机
编成软件
①、PLC的编程软件是FX-PCS/WIN-E/-C和 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件 。 ②、GX Simulator6-C PLC仿真软件, 它允许 计算机对工厂生产过程和系统仿真。
③显示模块
④图形操作终端
GOT-900系列图形操作终端FX2N系列PLC人机 操作界面中的较常用的一种。它的电源电压为 DC24V，用RS-232C或RS-485接口与PLC通信
第4章三菱FX2N系列可编程控制器的功能指令
• 4.1.2 功能指令的格式 3．其它
• FX2N系列PLC功能指令有251条，分别按功能号(FNC00～FNC250)编 排。每条功能指令都有一助记符。如上图中，“MOV”指令的功能号为 “FNC12”，助记符为“MOV”。
• 4.1.3 功能指令的规则 1．指令执行形式
• 连续执行型。当常开触点X1闭合
数据寄存器D、计数器C0～C199的
当前值寄存器存储的都是16位的数据。 数据寄存器D0共16位，每位都只有
“0”或“1”两个数值。
（2）32位数据
FX2N系列PLC中，相邻两个数据寄存器可以组合起
来，存储32位的数据，功能指令中符号D表示处理的是32位数据。
• 4.1.3 功能指令的规则 3.位元件和字元件
实用价值和普及率。
三相异步电动机Y一△启动
控制要求如下： 1）按下正转按钮SB1，电动机以Y一△方 式正向启动，Y形联结运行30 s后转换为△ 形运行； 2）按下停止按钮SB3，电动机停止运行； 3）按下反转按钮SB2，电动机以Y一△方 式反向启动，Y形联结运行30 s后转换为△ 形运行； 4）按下停止按钮SB3，电动机停止运行
4.2 程序流向控制指令
• 4.2.2 中断指令
中断 是指在主程序的执行过程中，中断主程序去执行中断子程序，执行 完中断子程序后再回到刚才中断的主程序处继续执行，中断不受PLC扫 描工作方式的影响，以使PLC能迅速响应中断事件。 中断子程序都不能由程序内安排的条件引出。 中断源 能引起中断的信号，FX2N系列可编程序控制器有三类中断源，即 外部中断、时间中断和高速计数器中断。本书主要分析外部中断。
• 4.2.1 条件跳转 4．循环指令（FOR FNC08、NEXT FNC09）
FX2型可编程控制器
1）一个驱动输 入端。一个复 位输入端。
34.5s
2）线圈得电， 开始计时；当 前值等于设定 值时，动作， 且当前值不变； 线圈断电当前 值不变。有复 位信号时，当 前值归零，复 位。
❖ 3.计时器触点的动作时序：
计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，输出触点动作。由于设定的 时间不可能正好为扫描周期的整数倍，所以实际的计 时器输出触点的动作可能要滞后一个扫描周期(计时误 差)。如下图表示：
❖继电器输出型是最常用的一种。PLC用固态继电器作为继电 器输出元件。当CPU有输出时，接通或断开输出电路的继 电器线圈，继电器的接点闭合或断开，通过该接点控制外部 负载电路的通断，并实现与外部负载电路的电气隔离。
❖继电器输出型在AC250v以下电路电压时可驱动的负载为： 纯电阻负2A／点；感性负载80vA以下。
3.2 FX2系列可编程控制器的元器件
⑴PLC的继电器、定时器、计数器等为软器件，它们并不 是实际的物理实体，称它们为“软输入/输出继电器”、 “软 定时器”、 “软计数器”等。
⑵在使用时上述器件都必须用编号来加以识别。方法是： 每个编程元件(软器件)的编码由字母和数字组成。
⑶在用扩展单元或扩展模块增加I/O点数时，扩展单元和扩 展模块的输入输出继电器编号是按其紧靠的单元开始连续编 号的。
3、PLC输入电路图：
3、PLC输入电路图： SB
4、特点：
(1).从使用来说,输入继电器的线圈只能由机外信号驱动.在梯 形图中只能有输入继电器的触点，而不能出现输入继电器 的线圈。
(2). 输入端子连接的输入继电器是光电隔离的继电器，其常 开和常闭触点(软接点)的使用次数不限。
(3).输入继电器的编号与接线端子的编号一致，线圈的吸合 与释放只取决于PLC输入端子所连外部设备的状态(由外 部信号来驱动)，不能用程序驱动。
FX2N系列可编程控制器的基本指令
基本逻辑指令
（9）PLF、PLS 指令
指令的梯形图
X0
PLS
M0 SET X1
M0
Y0 M1 Y0
X0 X1
0 1 2 3 4 5 6 7
LD PLS LD SET LD PLF LD RST
X0 M0 M0 Y0 X1 M1 M1 Y0
PLF
M1 RST
M0 M1 Y0
基本逻辑指令
（10）MC、MCR 指令
6.2.5 梯形图编程的基本规则
3）母线 梯形图两边的垂直公共线称为母线。在分析梯形图的逻 辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想 象左、右两边母线之间有一个左正右负的直流电源电压， 母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。
6.2.5 梯形图编程的基本规则
4）梯形图的逻辑运算 梯形图的逻辑运算是按从左往右、从上往下的顺序进行 的。运算结果可以马上被后面的逻辑运算利用。
指令的作用
MPS(Push)：进栈指令； MRD(Read)：读栈指令； MPP(POP)：出栈指令。 指令的说明 MPS、MRD、MPP指令无编程元件。 MPS、MPP指令成对出现，可以嵌套。 MRD指令可有可无，也可有两个或两个以上。
基本逻辑指令 （6）MPS、MRD、MPP 指令
Y2
M103
M103 M104 OR ORI
基本逻辑指令
（4） ORB指令
ORB(Or Block)：串联电路块并联连接指令
指令的说明 串联电路块：两个或以上的触点串连而成的电路块； 将串联电路块并联时用ORB指令； ORB指令不带元件号（相当于触点间的垂直连线） 每个串联电路块的起点都要用LD或LDI指令，电路 块后面用ORB指令
三菱FX2系列可编程控制器的功能指令
看到上图后，稍具计算计和PLC知识的人马上可以联想到：该指令为当M100接通时，把 十进制常数123送到数据寄存器D500中去。 这种格式具有显而易见的优点，它必定会成为PC功能指令的“流行格式”。因而，本章 以FX2系列PC的功能指令系统为蓝本，详细剖析其基本的格式、类型及每条功能指令的具 体规则。
应用说明如图7.1.3所示。
二、FX2系列PLC数据类软元件
如：当V=8，Z=14时， D(5+8)=D（l3）；D(10+14)二D(24) 则(D13)→(D24) 当V=9，D(5+9)=D(14)， 则(D14) →(D24)
但是，变址寄存器不能修改V与Z本身或位数指定用的Kn参数。例如K4M0Z有效，而 K0ZM0无效。 2、指针(P／I) 指针用作跳转、中断等程序的人口地址，与跳转、子程序、中断程序等指令一起应用。 地址号采用十进制数分配。按用途可分为指针P和指针I两类。 (1)．指针P 指针P用于跳转指令，其地址号P0~P63，共64点。P63即相当于END指令。指针P用于子 程序调用指令，其地址号P0～P62共63点。应用举例如图7.1.4所示。 图7.1.4(a)所示的是在条件跳转使用，图7.1.4(b)所示的是在子程序调用使用。 在编程时，指针编号不能重复使用。
(5)操作数
操作数是功能指令涉及或产生的数据。操作数分为源操作数、目标操作数及其
他操作数。源操作数是指令执行后不改变其内容的操作数，用[S]表示。目标操作数是指 令执行后将改变其内容的操作数，[D]表示目标操作数。m与n表示其他操作数。其他操作 数常用来表示常数或者对源操作数和目标操作数作出补充说明。表示常数时，K为十进制， H为十六进制。在一条指令中，源操作数、目标操作数及其他操作数都可能不止一个，也 可以一个都没有。某种操作数多时，可用下标数码区别，如[S1][S2]。 操作数从根本上来说，是参加运算数据的地址。地址是依元件的类型分布在存储区中。 由于不同指令对参与操作的元件类型有一定限制，因此操作数的取值就有一定的范围。正 确地选取操作数类型，对正确使用指令有很重要的意义。要想了解这些内容可查阅相关手 册。操作数在图7.1.2中见6。 (6)变址功能 (7)程序步数 操作数可具有变址功能。手册操作数旁加有“．”的即为具有变址功能的 程序步数为执行该指令所需的步数。功能指令的功能号和指令助记符占一 操作数。如[S1]、[S2]、[D]等。 个程序步，每个操作数占2个或4个程序步(16位操作数是2个程序步，32位操作数是4个程 序步)。因此，一般16位指令为7个程序步，32位指令为13个程序步。 在了解了以上要素以后，我们就可以通过查阅手册了解功能指令的用法了。如图7.1.2所示 的功能指令是，功能指令编号为20，32位加法指令，采用脉冲执行型。当其工作条件X0 置1时，数据寄存器D10和D12内的数据相加，结果送到D14中。
第四章三菱FX2N可编程控制器及基本指令的应用
8．数据寄存器D • PLC在进行输入、输出处理、模拟量控制、数字控制时 需要有许多数据寄存器用以存储各种数据。每个数据寄 存器都是16位（最高位为符号位），可用两个数据寄 存器串联存放32位数据（最高位为符号位）。 • FX2N系列PLC有数据寄存器D0～D2999、 D8000～D8255共3256点，分为以下几种： • （1）普通型数据寄存器。D0～D199，共200点。这 类寄存器在一般情况下只要不写入其他数据，已存入数 据不会改变，当PLC状态由运行（RUN）变为停止 （STOP）时，数据区全部清零。 • （2）掉电保持型数据寄存器。D200～D511，共 312点。
• 例如型号为FX2N–40MR–D • 属于FX2N系列，有40个I/O点的基本单 元，继电器输出型，使用DC24V电源。
4.1.3 FX2N系列PLC的技术指标 FX2N系列PLC的基本性能参见表 P34
4.2 三菱FX2N系列PLC的主要编程元件
• 继电器系统是通过硬件线路实现其控制功能，而 PLC则是通过程序实现外部控制功能。前者在线 路设计中要用到各种继电器、接触器、时间继电 器等一系列有特定功能的逻辑器件。同样在PLC 梯形图程序设计中也需要有各种逻辑器件和运算 器件，称之为编程器件，以完成PLC程序所赋予 的逻辑运算、算术运算、定时、计数等功能。这 些器件有着与硬件继电器等类似的功能.下面就 介绍PLC常用的编程器件的名称、用途、数量、 编号、使用方法
输入端 X0 用户输入触点 X0动合触点 X0动断触点
图3-1 输入继电器示意图
Y0
输出端子 Y0 输出接点 负载 Y0 Y0 输出线圈 Y0 COM Y0 内部动合触点 Y0 内部动断触点
图3-2 输出继电器示意图
FX2N可编程控制概述课件
Y0
控制电路图
SB2
SB1 KM
KM
I/O分配： X0：启动 X1：停车 Y0：KM
SB2 X0
Y0 ~
X1 COM
SB1
KM
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PLC外部接线图
表给出了继电接触器线路图中部分符号和PLC梯形图符号对 照关系。
符号名称 常开触点
图5-2 符号对照表 继电器电路图符号
梯形图符号
常闭触点 线图
第四节 可编程控制器的组成及其各部分功能
(二） PLC中的存储器及作用
PLC的编程语言（IEC61131-3中的5种PLC基本语言） ●顺序功能图（SFC）：不仅仅是一种语言，更是一种组 织控制程序的图形化方式。 ●梯 形 图（ L D ）：以图形方式表达触点和线圈以及 特殊指令块的梯级。 ●指 令 表（ I L ）：类似汇编程序的基于文本的语言 与其相对应的是LD。 ●结 构 文 本（ S T ）：类似Pascal的基于文本的语言 ●功 能 块 图（FBD）：一种对应于线路图的图形语言。 FBD广泛地用于过程工业。
目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品
第四节 可编程控制器的组成及其各部分功能 P LC控制系统与电器控制系统的比较
第四节 可编程控制器的组成及其各部分功能 P LC控制系统与电器控制系统的比较
第四节 可编程控制器的组成及其各部分功能 P LC控制系统与电器控制系统的比较
例：三相异步电动机单向运行电器控制系统
◆控制器特征:PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成， 可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
第三节 可编程序控制器的发展
◆70年代初期： 仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取
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三菱FX2N可编程控制器在筒阀同步控制中的运用水轮机筒阀由法国NEYRPIC公司于1962年用于真机以来，通过一些中小水轮机的应用实践，逐步得到了完善。
到1979年加拿大当时最大的水电站LG-2，16台出力为338.5MW的大型混流式水轮机采用了圆筒阀之后，它的应用开始引起各国的注意，许多优点得到公认。
因此，被越来越多的水电站采用。
它的主要优点有：1、安装在固定导水叶与活动导水叶之间，同安装在蜗壳前的球阀、蝶阀相比，缩短了整个厂房的纵向长度，降低了工程造价；2、密封性更好，能有效抑制了导叶漏水对导叶的磨损。
3、开启、关闭时间短，能更好地适应电力系统对水电厂快速开机的要求并能有效地防止事故情况下的机组过速。
4、能消除机前阀门进出口处的收缩和扩散段伸缩节的附加水力损失。
5、圆筒阀启闭为直线运动，关闭时可根据水压上升率调整关闭速度。
而在圆筒阀的应用实践中如何保证多只接力器的同步成为筒阀控制的关键技术问题。
下面就这一问题阐述应用PLC技术实现同步的原理和方法。
2、筒阀的结构及同步机构原理传统的解决同步问题的主要方法采用接力器驱动链条同步，在筒阀圆周尽可能多地均匀布置多支液压接力器，每支接力器动杆（活塞）下端连接固定在阀体上，活塞上下运动可以驱动阀门启闭。
各活塞的同步移动有由可逆传动的滚动螺旋副实现，它是在活塞上固定的一只滚动螺旋传动的螺母，螺母连接传动丝杆，当活塞上下移动时丝杆做正反旋转，丝杆上端连接齿轮将筒阀的垂直运动变为齿轮的旋转，齿轮带动链条一起连动其它接力器的齿轮同速旋转并反作用于其丝杆而实现多只接力器的同步。
此同步方案的缺点在于：1）、直径大的筒阀将布置数量较多的接力器，增加整个系统的投资。
2）、接力器油缸进油口无调节能力，均由调定的节流阀控制流量，接力器运行速度的调节控制没有按调节规律运动的随动性。
3）、链条同步对发生异步的的油缸矫正能力差，易发生链条张力矩过载甚至拉断，导致筒阀启闭失败。
4）、由于油缸进油量由节流阀调整固定，筒阀只能定速启闭，丧失了筒阀直线运动可按程序指定启闭速度进行启闭的优势。
3、采用PLC输出控制比例阀液压随动系统实现同步此方案采用接力器直接驱动筒阀并控制其同步，滚动螺旋副和链传动的同步机构可以取消或作为辅助同步手段和保护措施。
另外，接力器本身不需再设缓冲装置，缓冲功能由PLC控制程序实现。
采用本方案与传统的同步控制系统相比有如下特点：1）、可以灵活地改变（修改控制程序）阀门关闭开启的运动规律，使之更符合机组运行之需要。
例如：当事故紧急停机调速器主配拒动而需快速关闭筒阀是时，为了即快速又不致使蜗壳及压力钢管水压上升率过高可采用分段关闭的控制规律。
2）、可以取消机械同步机构，大大简化控制操作机构从而精简筒阀的整体结构，节省机坑内空间，改善运行维护条件。
3）、减少操作执行组件数量，降低工程造价。
4）、利用计算机通讯技术，为实现计算机远方监控提供坚实的现场控制和数据采集单元。
3.1控制系统基本原理该系统主要由硬件和控制软件两部分组成，其中硬件部分包含可编程控制器（本方案PLC选用三菱公司的FX2N-80MT）及其配套的A/D模块、通讯模块、接力器行程测量组件（选用磁感应高精度、高速脉冲输出）、信号功率放大板、液压比例阀、电源、操作开关、按钮以及信号灯等组成；其系统硬件构成如图一所示。
软件由三菱公司配套可在WINDOWS下编程的FXGP-WIN-C开发而得。
系统的基本控制策略如下：整个系统可视为以位移量偏差为负反馈的闭环电液随动系统，在多只接力器不同步的情况下，以其中一只为基准，在给定的启、闭规律基础上按经典PI控制算法，产生控制量作用到液压比例阀上，液压比例阀控制油流量大小校正发生的不同步的偏差以保证各油缸的同步运行，其基本控制原理框图如图二所示。
3.2各部分工作元器件特性3.2.1控制运算部件PLC及其各功能模块PLC（FX2N-80MT）是整个系统的核心控制部件，其丰富齐备的控制运算指令、优越的性能、现场编程调试的方便已成为实现各种控制的现场级设备。
其主要性能指标有：运算速度：0.08uS/步(基本指令)，1.52uS—数100uS(应用指令)；用户程序内存容量：16K，系统程序内存容量：8K；应用指令：128种298个；输入口：5组每组8个，其中高速记数口8个（X000—X007）；响应速度：8个点合计小于等于20KHZ，自带电源容量：24V600mA；输入电源：AC/DC170V—250V。
各功能模块：1）模数转换模块FX2N-4AD：用于接收压力传感器输出的4-20mA电流信号，将其变为PLC程序可用的0-1000的十进制数。
其性能指标如下：功耗：DC5V30mA，模拟量输入范围：电压DC-10V--+10V最大-15V--+15V（输入阻抗200K），电流DC-20mA--+20mA最大-32mA—+32mA （输入阻抗250），；输出数字范围：-2047--+2047；分辨率：电压5mV，电流20uA；线性度：±1％F.S，采样速度：普通通道15mS，高速通道：6mS；3）数模转换模块FX2N-2DA：将PLC运算得到的控制量数值转化为电压信号输入到比例阀放大板控制液压比例阀。
其性能指标如下：DC5V30mA,数值输入范围：-2047—+2047；模拟量电压输出：-10V— +10V，线性度：±1％F.S，分辨率：电压5mV （10V×1/2000），转化速度：普通通道18mS，高速通道：3.5mS；3.2.2测量部件：位移传感器选用美国MTS Temposonics III(PB/PH)非接触式位移传感器原理：由询问信号的电流脉冲所产生的磁场（沿波导管运行）与位置磁铁产生的磁场相交产生一个应变脉冲信号，然后计算这个信号被探测所需的时间周期，便能换算出准确的位置。
性能及指标：分辨率：2um；响应速度：比其他测量方式：快4到20倍；提供网络数字输出SSI CANBUS PROFIBUS DEVICENET ；符合欧洲CE规格3.2.3执行部件:比例阀（包括放大板）此环节是电气控制信号与机械液压系统连接的关键部分，直接影响到控制系统性能的发挥，所以选用德国REXROTH的VT5005带阀芯位置反馈的自动式比例方向控制阀，其放大电路技术数据如下：电源电压DC24V，功率50V A，控制电压±9V，最大输出电流：2.2A。
3.2.4操作显示终端本系统选用三菱的GOT940触摸操作显示终端，其画面可通过配套的GT-DESIGE软件制作并通过专用通讯电缆AC30R-9SS与PC机连接进行数据传送及调试。
安装此显示终端可丰富人机界面，同时监视多个参数，对即时分析筒阀开启、关闭的运行状态提供方便。
3.3、控制策略利用三菱PLC丰富的指令编制控制程序，对于现场调试及不断完善、优化控制程序具有重大意义。
整个控制程序的流程框图如图三所示。
3.3.1具有启闭运动规律的调节给定量圆形筒阀在启闭过程中，根据其安装结构及位置可知：在运动到全行程的中间段时，各缸允许发生的偏差最小，为了保证液压调节系统的调节品质，可将给定量降低，放慢筒阀运行速度。
在动水关闭过程中，为了控制蜗壳水压上升率，筒阀关闭速度可分段进行设置。
其他启闭规律可在筒阀的运行实践中总结得到，通过编制具有启闭运动规律的调节给定量实现。
3.3.2基准缸判断把每一次开关动作完成后的最慢及行程最小的一缸作为下一次筒阀启闭运行的基准缸，因为此缸响应调节量的能力最弱，让它只接收固定的给定输出，调节其它缸的输出量以适应基准缸。
3.3.3油压参与调节当某缸油压上升速率超过设定值，说明此油缸侧运动受卡阻，此时应降低基准缸的给定值，使系统调节变得更加平缓，顺利完成启闭操作。
3.3.4保护及信号设置油缸油压或四油缸油压之间的差值超过某一整定值油压保护动作；链条张力过载保护通过行程开关接点进行调整；全开、全关极限位置也是在相应位置安装行程开关实现。
为了防止油路系统的油垂效应，在临近全开、全关位置时减小比例阀开度，并延时返回开启和关闭中间继电器。
现场控制柜装设有以下信号：全开、全关、中间位置、1#-6#链条张力过载。
3.3.5相关参数显示因为现场控制柜安装了操作显示终端，通过PLC算术指令的运算可以得到多个有关筒阀运行的参数并在一个画面内显示，如各缸的行程、各缸比例阀阀芯位置反馈电压、比例阀阀芯位置（占各阀全开的百分比）、油压、运行速度、筒阀下滑、每次开关经历时间以及各个故障信号、全开全关信号、中间位置信号、下滑信号以及各缸油压、控制量、比例阀开度与位移的关系曲线等。
4、设手动调节功能，保证控制系统的可靠性当链条张力过载筒阀卡死在中间位置或PLC控制系统故障时，可将“手动/自动”切换开关置“手动”位，各缸比例阀直接由功放输入给定电位器调整。
5、与计算机监控系统通讯，提供现场更多信息。
为了与计算机监控系统各机组LCU的工控机通讯，特在PLC内开辟一个连续的数椐寄存器与中间继电器寄存器区，将要上装的数据和状态变量放在一起，以便工控机快速读取。
工控机与PLC的通讯协议是MITSUBISHI PLC通讯协议；数据传输格式：RS422 异步；通讯速率：9600bps；转送的字符：ASCII字符，其中1个起始位，7个数据位，1个奇偶校验位，1个停止位；字符奇偶校验：偶校验偶数据；数据转送结果校验方式：和校验。
引进澳大利亚箱式整装小水电站技术，我中心一行4人于2005年3月在澳大利亚Tyco Tamar公司陪同下考查了澳大利亚箱式整装小水电站及其它3座常规小水电站。
所见电站在厂房设计、主机设备、辅机设备等方面与我国同类小水电站都有较大的不同，下面作一简单介绍，以飨读者。
1 电站概况1.1 Mt Stromlo Hydro水电站这是一座建在自来水厂进水管上的小水电站，装机容量770 kW，它为附近1个500户居民的乡村供电。
自来水从水库进入水厂蓄水池之前有较高的水压力，电站利用水压力在进水管上安装1台混流式机组，电站参数如下：毛水头：68m；净水头：最大77m ，最小55m；流量：最大2200L/s，最小1000L/s；机组出力：770kW；水轮机型式：混流式，转轮直径0.62m，转速750r/min；发电机：同步发电机电站主厂房面积约15m2，布置一台卧式水轮发电机、调速器、励磁和开关柜及PLC控制器和微机保护等，调速器为带氮气罐的液压式操作器，进水阀为液压式蝴蝶阀。
厂房内不设行车，机组检修时，可以打开厂房顶盖，用汽车吊。
电站无副厂房，所有控制和监视均在远离电站的自来水厂控制室内进行。
1.2 Bendora Dam Hydro箱式整装小水电站这是一座坝后式箱式整装小水电站，装机容量约20 kW。