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三菱PLC系统配置及外部连接

时间:2013-03-14 00:00:00 来源:未知 点击:

     三菱PLC有F1与F2系列小型机,FX系列与FX2系列整体式高功能小型机,A系列、QnA系列、Q系列大中型机等,其中FX2N系列则是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器之一。

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

特殊品种位标注符号

含义

特殊品种位标注符号

含义

D

DC电源,DC输出

A1

AC电源,AC输入(AC100~120V)或AC输出

H

大电流输出扩展模块(1A/1点)

V

立式端子排的扩展模块

C

接插口输入输出方式

F

输入滤波时间常数为1ms的扩展模块

L

TTL输入扩展模块

S

独立端子(无公共端)扩展模块

无符号

AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出(继电器输出为2A/1点、晶体管输出型为0.5A/1点、双向晶闸管输出为0.3A/1点)

  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)

型     号

输入点数

输出点数

扩展模块
可用点数

继电器输出

晶闸管输出

晶体管输出

FX2N-16MR

FX2N-16MS

FX2N-16MT

8

8

24~32

FX2N-32MR

FX2N-32MS

FX2N-32MT

16

16

24~32

FX2N-48MR1

FX2N-48MS

FX2N-48MT

24

24

48~64

FX2N-64MR1

FX2N-64MS

FX2N-64MT

32

32

48~64

FX2N-80MR

FX2N-80MS

FX2N-80MT

40

40

48~64

FX2N-128MR

 

FX2N-128MT

64

64

48~64

 

      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)

型     号输入点数输出点数扩展模块
继电器输出晶闸管输出晶体管输出可用点数
FX2N-32ERFX2N-32ESFX2N-32ETT161624~32
FX2N-48ER FX2N-48ET242448~64

  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) 

入输出输入输出继电器输入晶体管三端双向可输入信号连接形式
总点数 点数点数输出输出控硅开关元件电压
8(16)4(8)4(8)FX0N-8ER--DC24V横端子台
880-FX0N-8EX--DC24V横端子台
808FX0N-8EYR-FX0N-8EYT--横端子台
16160-FX0N-16EX--DC24V横端子台
16016FX0N-16EYR-FX0N-16EYT--横端子台
16160-FX2N-16EX--DC24V横端子台
16016FX2N-16EYR-FX2N-16EYTFX2N-16EYS-横端子台

  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)  

特殊扩展设备类型 型号名称功能概要耗电(mA)
特殊功能板FX2N-8AV-BD容量转接器模拟量 8点20
FX2N-422-BDRS422通信板用于连接外围设备60
FX2N-485-BDRS485通信板用于计算机60
FX2N-232-BDRS232通信板用于连接各种RS232C设备20
FX2N-CNV-BDFXON用适配器连接板不需要电源 
特殊模块FX0N-3A8位2CH模拟输入、1CH模拟输出电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA30
FX0N-16NTM-NET/ M1N1用绞合导线I/O:8点/ 8点,局间100m20
FX2N-4AD12位4CH模拟输入、模拟输出电压输入:±10V,电流输入:+4~±20mA30
FX2N-4DA12位4CH模拟输出电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA30
FX2N-4AD-PT12位4CH温度传感器输入电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA30
FX2N-4AD-TC4CH温度传感器输入(热电偶)热电偶型温度传感器用模块30
FX2N-1HC50kHz 2相调整计数器1相1输入、1相2输入、2相输入:最大50kHz90
FX2N-1PG100kpps脉冲输出模块单轴用,最大频率100kpps,顺控程序控制55
FX2N-232IFRS232C通信接口RS232C通信用,1CH40
使用以下特殊模块或特殊单元时,需必换FX2N-CNV-IF型电缆
FX-16NPM-NET/ MINI用光纤I/O:8点/ 8点,局间100m80
FX-16NTM-NET/ MINI用绞合导线I/O:8点/ 8点,局间100m80
FX-16NP-S3M-NET/ MINT-S3用光纤I/O:8点/ 8点,局间50m80
FX-16NT-S3M-NET/ MINT-S3用绞合导线I/O:8点/ 8点,16位数据:28字,局间100m80
FX-2DA12位2CH模拟输出电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA30
FX-4DA12位4CH模拟输出电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA30
FX-4AD12位4CH模拟输入电压输出:±10V,电流输出+4~±20mA30
FX-2AD-PT2CH温度输入(PT-100)PT-100型温度传感器用模块30
FX-4AD-TC4CH传感器输入(热电偶)热电偶型温度传感器用模块40
FX-1HC50kHz 2相高速计数器1相1输入、1相2输入、2相输入:最大50kHz70
FX-1PG100kpps脉冲输出块单轴用,最大频率100kpps,顺控程序控制55
FX-1DIFIDIF接口ID接口模块130
特殊单元FX-1GM定位脉冲输出单元(1轴)单轴用最大频率100kpps自给
FX-10GM定位脉冲输出单元(1轴)单轴用最大频率200kpps自给
FX-20GM定位脉冲输出单元(2轴)双轴用最大频率200kpps, 插补时100kpps自给
特殊扩展设备类型

型号

名称

功能概要

耗电(mA)

特殊功能板

FX2N-8AV-BD

容量转接器

模拟量 8点

20

FX2N-422-BD

RS422通信板

用于连接外围设备

60

FX2N-485-BD

RS485通信板

用于计算机

60

FX2N-232-BD

RS232通信板

用于连接各种RS232C设备

20

FX2N-CNV-BD

FXON用适配器连接板

不需要电源

 

特殊模块

FX0N-3A

8位2CH模拟输入、1CH模拟输出

电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA

30

FX0N-16NT

M-NET/ M1N1用绞合导线

I/O:8点/ 8点,局间100m

20

FX2N-4AD

12位4CH模拟输入、模拟输出

电压输入:±10V,电流输入:+4~±20mA

30

FX2N-4DA

12位4CH模拟输出

电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA

30

FX2N-4AD-PT

12位4CH温度传感器输入

电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA

30

FX2N-4AD-TC

4CH温度传感器输入(热电偶)

热电偶型温度传感器用模块

30

FX2N-1HC

50kHz 2相调整计数器

1相1输入、1相2输入、2相输入:最大50kHz

90

FX2N-1PG

100kpps脉冲输出模块

单轴用,最大频率100kpps,顺控程序控制

55

FX2N-232IF

RS232C通信接口

RS232C通信用,1CH

40

使用以下特殊模块或特殊单元时,需必换FX2N-CNV-IF型电缆

FX-16NP

M-NET/ MINI用光纤

I/O:8点/ 8点,局间100m

80

FX-16NT

M-NET/ MINI用绞合导线

I/O:8点/ 8点,局间100m

80

FX-16NP-S3

M-NET/ MINT-S3用光纤

I/O:8点/ 8点,局间50m

80

FX-16NT-S3

M-NET/ MINT-S3用绞合导线

I/O:8点/ 8点,16位数据:28字,局间100m

80

FX-2DA

12位2CH模拟输出

电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA

30

FX-4DA

12位4CH模拟输出

电压输出:DC±10V,电流输出+4~±20mA

30

FX-4AD

12位4CH模拟输入

电压输出:±10V,电流输出+4~±20mA

30

FX-2AD-PT

2CH温度输入(PT-100)

PT-100型温度传感器用模块

30

FX-4AD-TC

4CH传感器输入(热电偶)

热电偶型温度传感器用模块

40

FX-1HC

50kHz 2相高速计数器

1相1输入、1相2输入、2相输入:最大50kHz

70

FX-1PG

100kpps脉冲输出块

单轴用,最大频率100kpps,顺控程序控制

55

FX-1DIF

IDIF接口

ID接口模块

130

特殊单元

FX-1GM

定位脉冲输出单元(1轴)

单轴用最大频率100kpps

自给

FX-10GM

定位脉冲输出单元(1轴)

单轴用最大频率200kpps

自给

FX-20GM

定位脉冲输出单元(2轴)

双轴用最大频率200kpps, 插补时100kpps

自给

2)扩展编址

  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

设备类别型号供给电流容量耗电量
基本单元FX2N-16M、32M250mA 
FX2N-48M~128M460mA 
扩展单元FX2N-32E、FX-32E250mA 
FX2N-48E、FX-48E460mA 
输入扩展模块FX2N、FX0N各输入扩展模块 8点耗电50mA
FX1、FX2各输入扩展模块 8点耗电55mA
输出扩展模块FX2N、FX0N各输出扩展模块 8点耗电75mA
FX1、FX2各输出扩展模块 8点耗电75mA
PLC扩展时,各个扩展模块消耗电流必须在可供给单元的总容量以内,若容量不够,必须增加带DC24V电源的扩展单元进行容量补充,而剩余容量可以作传感器或负载方面的电源。

  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。

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