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FX系列PLC编程及应用第2版第1章概述1.1PLC的结构与特点1.1.1PLC的基本结构图2-5FX3U系列PLC1．CPU模块CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。2．I/O模块I/O模块是输入（Input）模块和输出（Output）模块的简称。输入模块用来采集输入

信号，输出模块用来控制外部的负载和执行器。I/O模块还有电平转换与隔离的作用。3．编程设备编程软件用来生成和编辑程序，和监控程序的运行。4．电源PLC使用AC220V电源或DC24V电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供

DC24V电源。1.1.2PLC的特点1.2.功能强，性能价格比高3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强4.可靠性高，抗干扰能力强5.系统的设计、安装、调试工作量少6.维修工作量小，7.体积小，能耗低1.1.3PLC的应用领域1.开关量逻辑控制2.运动控制3.闭环过程控制4.数据

处理5.通信联网1.2PLC的工作原理1.2.1继电器继电器主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。线圈断电时处于断开状态的触点称为常开触点，反之为常闭触点。线圈通电时，常闭触点断开，常开触点闭合。线圈断电时

，常开触点断开，常闭触点闭合。按下起动按钮SB1，电流经SB1的常开触点和SB2的常闭触点流过KM的线圈。KM的主触点闭合，电动机开始运行。KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮，SB1的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2的常闭触点流过KM的线圈。KM辅助常

开触点的这种功能称为“自锁”或“自保持”。图1-12中的继电器电路称为起动-保持-停止电路，简称为起保停电路。1.2.2逻辑运算用逻辑代数中的1和0来表示数字量控制系统中变量的两种相反的工作状态。线圈通电、常开触点接通、常闭触点断开为1状态，反之为0状态。在波形图中，用高、低电平分别表示1、0状

态。“与”、“或”、“非”逻辑运算的输入输出关系见表1-1。逻辑代数式中的加号表示逻辑“或”，乘号表示逻辑“与”，上划线表示逻辑“非”。逻辑运算的规则为先“与”后“或”。括号优先，先执行括号中的“或”运算。1.2.3PLC的工作原理1.扫描工作方式RUN模式执行用户程序，“RUN”LED亮。S

TOP模式不执行用户程序，可以下载程序。模式开关在RUN位置时，上电后自动进入RUN模式。PC和PLC之间建立起通信连接后，若模式开关在RUN位置,可用编程软件改变CPU的操作模式。初始化后PLC循环不停地分阶段处理各种任务。在STOP模

式，只执行内部处理和通信服务这两个阶段的任务。RUN模式时，还要完成另外3个阶段的操作。在输入处理阶段，读取所有外部输入电路的接通/断开状态。外部输入电路接通时,对应的输入映像存储器为ON(1状态),梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。反

之输入映像存储器为OFF(0状态）。在程序执行阶段，如果没有跳转指令，CPU逐条顺序地执行用户程序。执行程序时，对输入/输出的读写通常是通过输入/输出映像存储器，而不是实际的I/O点。在输出处理阶段，CPU将输出映像区的0、1状态传送到输出锁存器。梯形图中某

一输出位的线圈“通电”，对应的输出映像存储器为1，对应的硬件继电器的常开触点闭合，外部负载工作。反之外部负载断电。可用中断程序和立即I/O指令提高PLC的响应速度。2．扫描周期在RUN模式时，每次扫描循环的时间称为扫描周期。5．PLC的工作原理在输入处理阶段，SB1和SB2的常开触点的接通/断开状

态被读入相应的输入映像存储器。执行第一条指令时，从X0对应的输入映像存储器取出二进制数并保存。执行第二条指令时，取出Y0对应的输出映像存储器中的二进制数，与X0对应的二进制数作“或”运算，运算结果被暂时保存。执行

第3、第4条指令时，分别取出X1或X2对应的输入映像存储器中的二进制数，因为是常闭触点，自动取反以后与前面的运算结果作“与”运算，运算结果被暂时保存。执行第5条指令时，将二进制数运算结果送入Y0对应的输出映像存储器。在输出处理阶段，CPU将各输出映像

存储器中的二进制数传送给输出模块并锁存起来，如果Y0对应的输出映像存储器存放的是二进制数1，外接的负载线圈将通电，反之将断电。填空题1)PLC主要由、、和组成。2)继电器的线圈“断电”时，其常开触点，常闭触点。3)外部输入电路接通时，对应的输

入过程映像寄存器为状态，梯形图中后者的常开触点，常闭触点_____。4)若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出过程映像寄存器为____状态，在修改输出阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触

点，外部负载。第2章FX系列PLC的硬件2.1FX系列PLC的硬件结构1．基本单元、扩展单元和扩展模块FX系列PLC采用整体式结构，基本单元内有CPU、输入/输出电路和电源，扩展单元内只有输入/输出电路和电源，基本单元

和扩展单元用扁平电缆连接。基本单元有一个RS-422编程接口和RUN/STOP开关，FX1S、FX1N和FX3G系列有两个内置的设置参数用的小电位器。2．功能扩展板与显示模块功能扩展板的价格便宜。可以将功能扩展板或微型设定显示模块安装在基本单元内。功能扩展板有开关量输入、输

出板，模拟量输入、输出板，8点电位器板和多种通信板。3．特殊模块有模拟量输入/输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、定位单元/模块和通信模块等。4．存储器PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。（1）随机访问存储器（RAM）RAM

的工作速度高、价格便宜、改写方便。芯片断电后储存的信息将会丢失。FX2N、FX3U等系列用RAM和锂电池来实现断电时程序和数据的保存。需要更换锂电池时，基本单元面板上的“电池电压过低”发光二极管亮，同时特

殊辅助继电器M8005的常开触点接通。FX2N、FX3U等系列可以用EEPROM存储器盒来扩展存储器容量。（2）只读存储器（ROM）ROM的内容只能读出，不能写入。断电后储存的信息不会丢失。ROM用来存放系统程序。（3）EEPROM（可以电擦除可编程的只读存

储器）EEPROM的数据可以读出和改写，断电后信息不会丢失。写入数据的时间比RAM长，写入的次数有限制。FX1S、FX1N和FX3G等系列使用EEPROM来保存用户程序。2.2FX系列PLC性能简介2.2.1FX各子系列性能简介1．FX系列产品型号的代码见图2-1。例如FX1N-60MT-D属于F

X1N系列，是有60个I/O点的基本单元，晶体管输出型，DC电源、漏型输入/输出型。分别用R、T和S来表示继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。2．FX系列的子系列选型指南中保留的老产品还有FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC和FX1NC这些子系列。FX2N已停产。FX3U、FX3UC是

FX2N和FX2NC系列的升级产品，FX3G是FX1N系列的升级产品。3．FX系列的共同性能规格编程语言有梯形图、指令表和顺序功能图。各系列均有内置的实时时钟和RUN/STOP开关。有6点输入中断和脉冲捕捉功能，有输入滤波器调整功能。4．各系列的简要性能规格见表2-1。2.2.

2FX1S、FX1N、FX1NC、FX2N与FX2NC系列1．FX1S系列FX1S系列PLC是超小型低价格PLC，不能扩展。有输入/输出分别为6/4点、8/6点、12/8点和16/14点的基本单元。2．FX1N

系列有输入/输出分别为8/6点、14/10点、24/16点和36/24点的基本单元。最多128个I/O点。3．FX1NC系列FX1NC、FX2NC和FX3UC的输入/输出为连接器型，属于紧凑型标准机型。紧凑型产品

用得少。4．FX2N系列有输入/输出分别为8/8点、16/16点、24/24点、32/32点、40/40点和64/64点的基本单元，最多可扩展到256个I/O点。2.2.3FX3G、FX3U和FX3UC系列1．第三代PLC的特点FX3G、FX3U和FX3UC系列使用左侧总线，可连接最多

4台模拟量适配器和通信适配器。右侧总线可连接FX2N系列的I/O扩展模块和特殊功能模块。基本单元上可安装一块或两块功能扩展板。FX3G、FX3U和FX3UC系列的存储器容量和软元件的数量有较大幅度的提高

，增加了大量的指令。2．FX3G系列FX3G的基本单元集成有RS-422和USB通信接口。有输入/输出分别为8/6点、14/10点、24/16点和36/24点的基本单元，最多256个I/O点，基本单元左侧最多可连接4台FX3U特殊适配器

。3．FX3U系列的基本单元有输入/输出分别为8/8点、16/16点、24/24点、32/32点、40/40点和64/64点的基本单元。最多可以扩展到384个I/O点。4．FX3U的高速计数与定位功能基本单元内置6点100kHz的高速计数器，3轴独立最

高100kHz的定位功能，可以同时输出最高100kHz的脉冲。高速输入适配器的计数频率为200kHz。5．FX3U的模拟量控制功能最多可以连接4个模拟量输入/输出和温度输入适配器，16位500μsA/D转换。6．FX3U的通信功能最多可以同时使用3个

通信口，可以连接两个通信适配器和使用通信功能扩展板。可以通过内置的编程口连接计算机或GOT1000系列人机界面。通过RS-485通信接口，可以控制8台三菱的变频器。2.3I/O模块与特殊功能模块2.3.1开关量输入电路与开关

量输出电路1．开关量输入电路图2-7中的外接触点接通或传感器的NPN型输出晶体管饱和导通时，电流使光耦合器中的发光二极管发光，光敏三极管饱和导通，CPU在输入阶段读入的是二进制数1；外接触点断开或传感器的输出晶体管处于截止状态时，光耦合器中的发光二极管熄灭，光

敏三极管截止，CPU读入的是二进制数0。图2-8中的外接触点接通时，电流经反并联的两个发光二极管和阻容元件形成通路，光敏三极管饱和导通，CPU读入的是二进制数1；反之读入的是二进制数0。基本单元的X0～X17有内置的数字滤波器，X20开

始的输入继电器的RC滤波电路的延迟时间固定为10ms。2．开关量输出电路输出点分为若干组，每一组各输出点的公共点名称为COM1、COM2等。各组可以使用不同类型的电源。继电器输出电路可以驱动交流负载和直流负载。负载电源由外部现场提供。梯形图中输出继电器的线圈“通电”时，硬件继电器的线圈通电

，它的常开触点闭合，外部负载得电工作。继电器同时起隔离和功率放大作用，每一路只提供一对常开触点。图2-10是晶体管集电极输出电路，各组的公共点接外部直流电源的负极。输出信号送给内部电路中的输出锁存器，再经光电耦合器送给输出晶体管，后者的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开

。FX2N还有用于交流负载的双向晶闸管输出电路，它用光电晶闸管实现隔离。输出点的输出电流额定值与负载的性质有关。继电器型输出模块承受瞬时过电压和瞬时过电流的能力较强，动作速度较慢，触点寿命有限制。晶体管型与双向晶闸管型输出模块的可靠

性高，反应速度快，寿命长，过载能力稍差。2.3.2特殊功能模块1．高速计数器模块2．运动控制模块用来控制运动物体的位置、速度和加速度。有脉冲输出模块、定位控制模块和可编程凸轮控制单元。2.4程序的下载与上

载可以使用型号为USB-SC-09或FX-USB-AW的编程电缆，来连接计算机的USB接口和FX系列的RS-422编程接口。1．安装USB-SC-09的驱动程序将USB-SC-09电缆插入计算机的USB接口，自动打开“找到新的硬件向导”。用单

选框选中“从列表或指定位置安装（高级）”。单击“下一步”按钮，然后单击打开的对话框中的“浏览”按钮，选中随书光盘中的文件夹“\USB-SC-09驱动\驱动\98ME_2kXP”，安装驱动程序。安装结束后，出现的对话框显

示“该向导已经完成了下列设备的软件安装：ProlificUSB-to-SerialBridge”。2．设置通信参数用通信电缆连接计算机的USB接口和PLC的编程接口。用GXDeveloper打开一个项目，执行“在线”菜单中的“传输设置”命令，双击出现的“传输设置”对话框中的“串行USB”

图标，用弹出的“PCI/F串口详细设置”对话框设置通信端口（COM端口）和波特率。图2-14传输设置3．将程序下载到PLC单击工具条上的“PLC写入”按钮，或执行菜单命令“在线”→“PLC写入”，选中出现的“PLC写入”对话框中的MAIN（主程序）和其他要下载的对象。单击“执行”按钮，再单击

“是”按钮，将程序写入PLC。4．用软件切换PLC的运行模式执行菜单命令“在线”→“远程操作”，打开“远程操作”对话框。用“操作”选择框设置STOP/RUN模式，然后单击“执行”按钮。5．读取PLC中的程序单击工具

条上的“PLC读取”按钮，或执行菜单命令“在线”→“PLC读取”，打开“PLC读取”对话框，选中要读取的对象，单击“执行”按钮，读取PLC中的程序。