三菱PLC系统配置及外部连接

一、三菱PLC  FX2N系统配置

1.   三菱PLC  FX2N基本构成

　　1）FX2N型号标注
　　      FX2N系列PLC型号标注型式为：
　　　　　　　　　　FX2N- ??    ?     ?  -   ?
　　　　　　　　　　　　  ①    ②   ③     ④
　　①  表示输入输出总点数；
　　②  表示单元类型（M—基本单元、E—输入输出混合扩展单元与扩展模块、EX—输入专用扩展模块、EY—输出专用扩展模块）；
　　③  表示输出形式（R—继电器输出、T—晶体管输出、S—双向晶闸管输出）
　　④  表示特殊品种的区别，见表1。

表1 FX2N型号特殊品种位标注含义

　　例如型号为FX2N- 48MR- D的PLC属于FX2N系列，有48个I/O点的基本单元，继电器输出型，使用DC24V电源。
　　2）FX2N基本单元
　　FX2N系列基本单元按输入输出点数有16点、32点、48点、64点、80点与128点，用户存储器容量可扩展到16k步，FX2N各基本单元规格见表2。
表2  FX2N系列基本单元（AC电源DC输入）

      图1是FX2N-64MR基本单元外形，基本单元由内部电源、内部CPU、内部输入输出接口及程序存储器（RAM）组成，其中动作指示灯1有5个，分别为POWER—电源指示灯、RUN—运行指示灯、BATT.V—电池电压下降指示灯、PROG-E—程序出错指示闪烁灯及CPU-E—CPU出错指示亮灯。

图1  FX2N-64MR基本单元外形图
     1-动作指示灯  2-DIN导轨装卸卡子  3-输出动作指示灯  4-输出用装卸式端子  5-外围设备接线插座盖板6-面板盖  7-电源、辅助电源、输入信号用装卸式端子  8-输入指示灯  9-安装孔(4 - f4.5)  10-扩展设备接线插座板

2.  FX2N扩展配置

　　1）FX2N扩展单元
　　FX2N系列还具有较为灵活的I/O扩展功能，其中扩展单元由内部电源及内部输入输出接口组成，FX2N系列扩展单元见表3。

表3  FX2N扩展单元（AC电源、DC输入）

　　图2是FX2N-32ER扩展单元外形图，扩展单元在扩展组合中起中间电源供给及I/O扩展作用，当扩展组合供电电流总容量不足时，就须在扩展组合中增设扩展单元进行供电电流容量的扩充。

图2 扩展单元FX2N-32ER

　　2）FX2N扩展模块
　　FX2N扩展模块仅由输入输出接口组成，需由基本单元或扩展单元供电，其控制用电源为DC5V，FX2N系列扩展模块见表4。

表4  FX2N扩展模块（控制电源用DC5V） 

　　3）FX2N特殊扩展设备
　　FX2N还有特殊功能板、特殊模块及特殊单元等特殊扩展设备可供选用，特殊扩展设备需由基本单元或扩展单元供DC5V电源，见表5。

3.  FX2N扩展规则

　　1）FX2N扩展组合
　　通过FX2N基本单元右侧的扩展单元、扩展模块、特殊单元或特殊模块的接线插座进行扩展。可扩展单元和扩展模块分为A、B两组，A组扩展设备为FX2N 用扩展单元与扩展模块、FX0N用扩展模块和特殊模块（不能接FX0N用的扩展单元）；B组扩展设备为FX1与FX2用扩展单元、扩展模块、特殊单元及特殊模块。
FX2N基本单元右侧可接A组与B组扩展设备，接B组扩展设备时必须采用FX2N-CNV-IF型转换电缆。但在B组扩展设备的右侧不能再接A组扩展设备。

表5  FX2N特殊扩展设备（控制电源用DC5V）  

　　输入继电器（X）、输出继电器（Y）的序号由基本单元开始，按连接顺序，依次按“逢8进1”规则进行编址。
　　第一组编址：X000  X001  X002  X003  X004  X005  X006  X007
　　　　　　　　Y000  Y001  Y002  Y003  Y004  Y005  Y006  Y007
　　第二组编址：X010  X011  X012  X013  X014  X015  X016  X017
　　　　　　　　Y010  Y011  Y012  Y013  Y014  Y015  Y016  Y017
　　　　　　　　……
　　第八组编址：X070  X071  X072  X073  X074  X075  X076  X077
　　　　　　　　Y070  Y071  Y072  Y073  Y074  Y075  Y076  Y077
　　输入继电器（X）、输出继电器（Y）编址前位的数字“0”可省略，即输入继电器X000 = X0，Y012= Y12。

　　例：基本单元FX2N-48MR连接了扩展模块FX2N-16EYR，请给出输入继电器与输出继电器编址号。
　　答：基本单元FX2N-48MR有24个I接口，24个O接口，编址号分别为X0~X7、X10~X17、X20~X27；Y0~Y7、Y10~Y17、Y20~Y27。
　　扩展模块FX2N-16EYR有8个I接口、8个O接口，编址号分别为X30~X37；Y30~Y37。

　　3）供耗电量匹配
　　基本单元与扩展单元均可向扩展模块提供DC24V电源，不同规格的基本单元、扩展单元DC24V的供给电流容量及扩展模块DC24V的耗电量见表6。

表6  FX2N系列设备的供耗电量表

　　例：基本单元FX2N-48MR如要连接扩展模块FX0N-8EX、FX2N-16EX、FX0N-8EYR，请计算供给电流总容量是否足够。
　　答：由表5-6知，基本单元FX2N-48MR的DC24V供给电流容量为460mA，扩展模块FX0N-8EX、　　FX2N-16EX、FX0N-8EYR各自的DC24V耗电量为50 mA、50′2 mA、75 mA。
　　供电电流剩余容量 dI = 460mA - (50 mA+50′2mA+75mA) = 325 mA 3 0
　　供电电流总容量充够。

　　特殊扩展模块须由基本单元或扩展单元供给DC5V的电源，此时FX2N2各基本模块的供给电流容量为290mA、扩展单元为690 mA。各特殊扩展模块的耗电量查阅表5-5。

　　例：基本单元FX2N-48MR如要连接特殊扩展模块FX0N-3A三块、FX-1HC一块、FX-10GM一块，请计算供给电流总容量是否足够。
　　答：由表5-5知，特殊扩展模块FX0N-3A、FX-1HC的耗电量分别为30 mA、70mA ，而FX-10GM自带电源。
　　供电电流剩余容量 dI = 290mA - (30mA*3+ 70mA) = 130mA >0
　　供电电流总容量充够。

二、FX2N外部连接

1.  PLC与电源连接

　　图3是FX2N系列PLC基本单元、扩展单元、扩展模块与供电电源间的接线图。所需AC电源额定电压为AC100~240V（电压允许范围AC85~264V），额定频率50/60Hz。

        当长时间断电或异常电压下降时，PLC就停止工作、输出处在“OFF”状态，当电源恢复供电时，PLC重新自动运行、此时RUN输出就处在“ON”状态。
　　外部接线时用L端子与N端子接AC电源，各模块电源配线均需用2mm²以上电线。基本单元的接地端子通过导线接地，再将其余各模块接地端子通过导线接至基本单元接地导线上。
基本单元的COM接线端子与各扩展单元的COM互连，而基本单元和扩展单元的24+端子则不能互连。

2.  PLC输入接口连接

　　为了防止输入接口外部的振动噪音和输入线噪声进入PLC内部输入电路，PLC内部的1次和2次输入电路间用光耦合器隔离，2次电路中设有C-R滤波器，因此输入信号从ON?OFF或OFF?ON变化过程会在PLC内形成10ms的应答滞后。
　　图4为FX2N系列PLC输入接口外部元件接线示例图。各个外部输入元件的一端接X输入接口端子，另一端接至PLC的COM端。
　　FX2N2系列PLC输入电流为DC24V（7mA），X010以后是24V（5mA），即当接入信号为“ON”时，输入接口通入电流需在4.5mA以上，输入信号为“OFF”时，通入电流需小于1.5mA，对于接近开关，除了与X输入端子、COM端子相连外，还需接至24+端子。

图4 输入接口外部接线示例图

3.  PLC输出接口连接

　　1）继电器输出接线

　　继电器输出型接口端子是4点或8点公用型输出端子，各公共端子编号分别为COM1~COM10，各个输出接口端子可以连接并驱动AC200V、 AC100V和DC24V等不同电路电压的负载，PLC内部输出继电器线圈和接口端子之间、PLC内部电路与外部负载电路之间均有电隔离。
　　图5是FX2N系列PLC继电器输出接线示例图。继电器线圈通电时，PLC外壳上对

图5 继电器输出接线示例图

　　应该继电器线圈的输出动作指示灯LED亮，输出接口状态为“ON”；断电时LED灯熄，进入“OFF”状态。输出继电器线圈“ON”状态与“OFF”之间的转换时间为10mA。
　　负载接线时一端接在Y输出接口端子上，另一端则接至驱动电源；驱动电源一端与负载相连，另一端则与COM接口端子相连。由于PLC内部输出电路中无保护环节，所以驱动电源与COM接口端子间应设熔断器。对于交流感性负载，应并联浪涌吸收器，见Y003接口接线示例；而对于直流感应性负载，则须并联续流二极管，连接应注意正负极性，见Y005、Y007接口接线示例。
　　2个输出接口电路不能同时输出“ON”时，应采用双重互锁确保安全，即除了PLC内部程序互锁外，输出接口外部同时通过接触器触头互锁，见Y001、Y002接口端子上通过接触器控制电动机正反转的接线示例。
　　2）晶闸管输出接线
　　晶闸管又称三端双向可控硅开关元件，晶闸管输出接口为4点或8点公共输出型接口电路，可以连接并驱动AC100V、AC200V等不同电路电压的负载，PLC内部电路和晶闸管之间采用光控晶闸管绝缘。
　　图6是FX2N系列PLC晶闸管输出接线示例图。光控晶闸管驱动信号为“ON”时，PLC外壳上对应该晶闸管的指示灯LED亮。光控晶闸管的“OFF” 状态转换为“0N”状态的时间不超过1ms。负载一端与晶闸管Y输出接口端子相接，另一端接至驱动电源的一极，驱动电源另一端接在COM输出接口端子上。由于晶闸管输出端并联了用于断开电路的R-C吸收器，所以开路时产生1mA/AC100V、2mA/AC200V的漏电流，即使晶闸管输出为“OFF”，该漏电流仍使额定工作电流值低的小型继电器及微量电流负载工作，因此晶闸管输出接口上负载的工作电流不能低于漏电流值，对于低于漏电流的负载，例如氖灯，必须并联脉冲吸收器，见Y002、Y003、Y007接线端示例。

图6 晶闸管输出接线示例图

　　对于输出端信号不允许同时为“ON”的正反转接触器负载的外部接线，除了PLC内部程序互锁外，还须实现外部接线的电气互锁。

3）晶体管输出接线
　　晶体管输出端负载电源选用DC5~30V的直流电源，PLC内部电路与输出晶体管之间用光电耦合器进行光电隔离，光电耦合器从“OFF”状态转换为“ON”状态所需的响应时间为0.5mA，在“ON”状态时，PLC外壳上对应的指示灯LED亮。
　　图7是FX2N系列PLC晶体管输出接线示例图，负载通过熔断器、直流电源接在PLC的Y输出端接口和COM输出端接口间。
　　对于不能同时为“ON”的负载，见Y004、Y005输出端口接线示例，需在外部采用电气互锁接线。

图7 晶体管输出接线示例

三、工作任务

　　叙述三菱FX2N系列PLC的型号含义；掌握三菱FX2N系列PLC的编址方法；会正确连接三菱FX2N系列PLC的外部装置。