任务2 FX2N系列PLC机器硬件认识及使用

1.实训目的

（1）认识FX2N系列PLC外部端子的功能以及连接方法；I/O点的编号、分类、主要技术指标及使用注意事项。

（2）了解FX2N系列PLC基本单元、扩展单元、特殊功能模块的型号、功能及技术指标。

（3）认识PLC控制系统的组成及技术实现。

2.实训内容

FX2N系列PLC外部端子的功能及连接方法、I/O点的类别及技术指标。

（1）机器硬件认识与使用。PLC有单元式、模块式和叠装式三种结构形式，常用结构形式为前两种。FX2N系列为小型PLC，采用单元式结构形式。

FX2N—48MR PLC面板如图1.8所示，它由三部分组成，即外部端子（输入/输出接线端子）部分、指示部分和接口部分，各部分的组成及功能如下所述。

① 外部接线端子。外部接线端子包括PLC电源（L、N）、输入用直流电源（24+、COM）、输入端子（Y）、运行控制（RUN）和机器接地等。它们位于机器两侧可拆卸的端子板上，每个端子均有对应的编号，主要完成电源、输入信号和输出信号的连接。

② 指示部分。指示部分包括各输入/输出点的状态知识、机器电源指示（POWER）、机器运行状态指示（RUN）、用户程序存储器后备电池指示（BATT）和程序错误或CPU错误指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O点和机器的状态。

③ 接口部分。FX2N系列PLC有多个接口，打开接口或面板即可观察到。主要包括编程器接口、存储器接口、扩展接口和特殊功能模块接口等。在机器面板的左下角，还设置了一个PLC运行模式转换开关SW1，它有RUN和STOP两个位置，RUN使机器处于运行状态（RUN指示灯亮）；STOP使机器处于停止运行状态（RUN指示灯灭）。当机器处于STOP状态时，可进行用户程序的录入、编辑和修改。接线端子板上也有一个RUN端子，它的功能与SW1相同，如果该端子有输入信号，可使机器处于运行状态，否则，机器处于停止运行状态。接口的作用是完成基本单元同编程器、外部存储器、扩展单元和特殊功能模块的连接，在PLC技术应用中会经常用到。

（2）I/O点的类别、编号及使用说明。I/O端子（输入/输出）是PLC的重要外部部件，是PLC与外部设备（输入设备、输出设备）连接的通道，其数量、类别也是PLC的主要技术指标之一。一般FX系列PLC的输入端子（X）位于机器的一侧，输出端子（Y）位于机器的另一侧。

FX2N系列PLC的I/O点数量、类别随机器的型号不同而不同，但I/O点数量比例及编号规则完全相同。一般输入点与输出点的数量之比为1∶1，也就是说输入点数等于输出点数。FX系列PLC的I/O点编号采用八进制，即00～07、10～17、20～27…。输入点前面加“X”，输出点前面加“Y”。扩展单元和I/O扩展模块其I/O点编号应紧接基本单元的I/O编号之后，依次分配编号。

I/O点的作用是将I/O设备与PLC进行连接，使PLC与现场构成系统，以便从现场通过输入设备（元件）得到信息（输入），或将经过处理后的控制命令通过输出设备（元件）送到现场（输出），从而实现自动控制的目的。

输入回路连接示意图如图1.9所示。输入回路的实现是COM通过具体的输入元件（如按钮、转换开关、行程开关、继电器的触点、传感器等）连接到对应的输入点上，通过输入点X将信息送到PLC内部，一旦某个输入元件状态发生变化，对应输入点X的状态也就随之变化，这样PLC可随时检测到这些信息。

输出回路就是PLC的负载驱动回路，输出回路连接的示意图如图1.10所示。PLC仅提供输出点，通过输出点，使负载得到驱动。负载电源的规格应根据负载的需要和输出点的技术规格进行选择。

在实现输出回路时，应注意的事项如下。

① 输出点的共COM问题。一般情况下，每个输出点应有两个端子，为了减少输出端子的个数，PLC在内部将其中一个输出点采用公共端连接，即将几个输出点的一端连接到一起，形成公共端COM。FX2N系列PLC的输出点一般采用每4个点共COM的连接，如图1.11所示。在使用时要特别注意，否则可能导致负载不能正确驱动。

② 输出点的技术规格。不同的输出类别，有不同的技术规格。我们应根据负载的类别、大小、负载电源的等级、响应时间等选择不同类别的输出形式。

要特别注意负载电源的等级和最大负载的限制，以防止出现负载不能驱动或PLC输出点损坏等情况的发生。

③ 多种负载和多种负载电源共存的处理。同一台PLC控制的负载，负载电源的类别、电压等级可能不同，在连接负载时（实际上在分配I/O点时），应尽量让负载电源不同的负载不使用共COM的输出点。若要使用，应注意干扰和短路等问题。

3.PLC应用初步

（1）PLC控制系统的组成。PLC控制系统由硬件和软件2个部分组成，如图1.12所示。硬件部分就是将输入元件通过输入点与PLC连接，将输出元件通过输出点与PLC连接，构成PLC控制系统的硬件系统。软件部分即控制思想，用PLC指令将控制思想转换变为PLC可接受的程序。

（2）实训练习题。三相异步电动机点动和连续运行。

① 输入/输出元件地址分配。根据要求，在电动机点动、连续运行控制中，有4 个输入控制元件：启动按钮SBl、停止按钮SB2、点动按钮SB3和热继电器FR。有3个输出元件：接触器线圈KM、绿色指示灯HLl和红色指示灯HL2。编程元件的地址分配如表1.1所示。

② 输入/输出接线图。本项目用三菱FX2N—16MR型可编程序控制器实现点动、连续运行控制的输入/输出接线，如图1.13所示。

③ 参考梯形图程序。根据点动、连续运行控制的控制要求，编写梯形图程序，如图1.14所示。

梯形图程序所对应的指令语句如表1.2所示。

（3）实训要求。

① 指导教师事先将指令程序写入PLC。

② 按要求由学生独立将系统连接起来。

③ 让学生亲自操作，观察系统的运行，体会系统组成和控制要求。

（4）PLC技术应用的一般步骤。通过以上训练，使学生认识PLC技术应用的一般步骤。

① 分析被控对象的工艺条件和控制要求。

② 根据被控对象对PLC控制系统的功能、要求和所需输入/输出的点数，选择适当类型的PLC。

③ 分配输入/输出点，绘制控制系统的接线图。

④ 根据被控对象的工艺条件和控制要求，设计梯形图或状态转移图。如果控制系统是继电器控制线路，可将其改造为梯形图。

⑤ 根据梯形图，用选用机型的指令编制程序。

⑥ 用编程器将指令程序写入PLC。

⑦ 调试系统。首先按系统接线图连接好系统，然后根据控制要求对控制系统进行调试，直到符合要求。