任務2 FX2N系列PLC機器硬件認識及使用

1.實訓目的

（1）認識FX2N系列PLC外部端子的功能以及連接方法；I/O點的編號、分類、主要技術指標及使用注意事項。

（2）了解FX2N系列PLC基本單元、擴展單元、特殊功能模塊的型號、功能及技術指標。

（3）認識PLC控制系統的組成及技術實現。

2.實訓內容

FX2N系列PLC外部端子的功能及連接方法、I/O點的類別及技術指標。

（1）機器硬件認識與使用。PLC有單元式、模塊式和疊裝式三種結構形式，常用結構形式為前兩種。FX2N系列為小型PLC，采用單元式結構形式。

FX2N—48MR PLC面板如圖1.8所示，它由三部分組成，即外部端子（輸入/輸出接線端子）部分、指示部分和接口部分，各部分的組成及功能如下所述。

① 外部接線端子。外部接線端子包括PLC電源（L、N）、輸入用直流電源（24+、COM）、輸入端子（Y）、運行控制（RUN）和機器接地等。它們位于機器兩側可拆卸的端子板上，每個端子均有對應的編號，主要完成電源、輸入信號和輸出信號的連接。

② 指示部分。指示部分包括各輸入/輸出點的狀態知識、機器電源指示（POWER）、機器運行狀態指示（RUN）、用戶程序存儲器后備電池指示（BATT）和程序錯誤或CPU錯誤指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O點和機器的狀態。

③ 接口部分。FX2N系列PLC有多個接口，打開接口或面板即可觀察到。主要包括編程器接口、存儲器接口、擴展接口和特殊功能模塊接口等。在機器面板的左下角，還設置了一個PLC運行模式轉換開關SW1，它有RUN和STOP兩個位置，RUN使機器處于運行狀態（RUN指示燈亮）；STOP使機器處于停止運行狀態（RUN指示燈滅）。當機器處于STOP狀態時，可進行用戶程序的錄入、編輯和修改。接線端子板上也有一個RUN端子，它的功能與SW1相同，如果該端子有輸入信號，可使機器處于運行狀態，否則，機器處于停止運行狀態。接口的作用是完成基本單元同編程器、外部存儲器、擴展單元和特殊功能模塊的連接，在PLC技術應用中會經常用到。

（2）I/O點的類別、編號及使用說明。I/O端子（輸入/輸出）是PLC的重要外部部件，是PLC與外部設備（輸入設備、輸出設備）連接的通道，其數量、類別也是PLC的主要技術指標之一。一般FX系列PLC的輸入端子（X）位于機器的一側，輸出端子（Y）位于機器的另一側。

FX2N系列PLC的I/O點數量、類別隨機器的型號不同而不同，但I/O點數量比例及編號規則完全相同。一般輸入點與輸出點的數量之比為1∶1，也就是說輸入點數等于輸出點數。FX系列PLC的I/O點編號采用八進制，即00～07、10～17、20～27…。輸入點前面加“X”，輸出點前面加“Y”。擴展單元和I/O擴展模塊其I/O點編號應緊接基本單元的I/O編號之后，依次分配編號。

I/O點的作用是將I/O設備與PLC進行連接，使PLC與現場構成系統，以便從現場通過輸入設備（元件）得到信息（輸入），或將經過處理后的控制命令通過輸出設備（元件）送到現場（輸出），從而實現自動控制的目的。

輸入回路連接示意圖如圖1.9所示。輸入回路的實現是COM通過具體的輸入元件（如按鈕、轉換開關、行程開關、繼電器的觸點、傳感器等）連接到對應的輸入點上，通過輸入點X將信息送到PLC內部，一旦某個輸入元件狀態發生變化，對應輸入點X的狀態也就隨之變化，這樣PLC可隨時檢測到這些信息。

輸出回路就是PLC的負載驅動回路，輸出回路連接的示意圖如圖1.10所示。PLC僅提供輸出點，通過輸出點，使負載得到驅動。負載電源的規格應根據負載的需要和輸出點的技術規格進行選擇。

在實現輸出回路時，應注意的事項如下。

① 輸出點的共COM問題。一般情況下，每個輸出點應有兩個端子，為了減少輸出端子的個數，PLC在內部將其中一個輸出點采用公共端連接，即將幾個輸出點的一端連接到一起，形成公共端COM。FX2N系列PLC的輸出點一般采用每4個點共COM的連接，如圖1.11所示。在使用時要特別注意，否則可能導致負載不能正確驅動。

② 輸出點的技術規格。不同的輸出類別，有不同的技術規格。我們應根據負載的類別、大小、負載電源的等級、響應時間等選擇不同類別的輸出形式。

要特別注意負載電源的等級和最大負載的限制，以防止出現負載不能驅動或PLC輸出點損壞等情況的發生。

③ 多種負載和多種負載電源共存的處理。同一臺PLC控制的負載，負載電源的類別、電壓等級可能不同，在連接負載時（實際上在分配I/O點時），應盡量讓負載電源不同的負載不使用共COM的輸出點。若要使用，應注意干擾和短路等問題。

3.PLC應用初步

（1）PLC控制系統的組成。PLC控制系統由硬件和軟件2個部分組成，如圖1.12所示。硬件部分就是將輸入元件通過輸入點與PLC連接，將輸出元件通過輸出點與PLC連接，構成PLC控制系統的硬件系統。軟件部分即控制思想，用PLC指令將控制思想轉換變為PLC可接受的程序。

（2）實訓練習題。三相異步電動機點動和連續運行。

① 輸入/輸出元件地址分配。根據要求，在電動機點動、連續運行控制中，有4 個輸入控制元件：啟動按鈕SBl、停止按鈕SB2、點動按鈕SB3和熱繼電器FR。有3個輸出元件：接觸器線圈KM、綠色指示燈HLl和紅色指示燈HL2。編程元件的地址分配如表1.1所示。

② 輸入/輸出接線圖。本項目用三菱FX2N—16MR型可編程序控制器實現點動、連續運行控制的輸入/輸出接線，如圖1.13所示。

③ 參考梯形圖程序。根據點動、連續運行控制的控制要求，編寫梯形圖程序，如圖1.14所示。

梯形圖程序所對應的指令語句如表1.2所示。

（3）實訓要求。

① 指導教師事先將指令程序寫入PLC。

② 按要求由學生獨立將系統連接起來。

③ 讓學生親自操作，觀察系統的運行，體會系統組成和控制要求。

（4）PLC技術應用的一般步驟。通過以上訓練，使學生認識PLC技術應用的一般步驟。

① 分析被控對象的工藝條件和控制要求。

② 根據被控對象對PLC控制系統的功能、要求和所需輸入/輸出的點數，選擇適當類型的PLC。

③ 分配輸入/輸出點，繪制控制系統的接線圖。

④ 根據被控對象的工藝條件和控制要求，設計梯形圖或狀態轉移圖。如果控制系統是繼電器控制線路，可將其改造為梯形圖。

⑤ 根據梯形圖，用選用機型的指令編制程序。

⑥ 用編程器將指令程序寫入PLC。

⑦ 調試系統。首先按系統接線圖連接好系統，然后根據控制要求對控制系統進行調試，直到符合要求。