可编程控制器原理及应用（三菱机型）（第2版）.pdf

全国高等职业教育工业生产自动化技术系列规划教材 可编程控制器原理及应用（三菱机型）（第 2 版）高 勤 主 编 田培成 副主编 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书以三菱公司的 FX2N系列可编程控制器为蓝本，介绍了小型可编程控制器的基本工作原理、编程元件、指令系统、程序设计方法以及应用实例，系统介绍了一些典型模拟量的控制。为了便于实践教学，本书以实际应用为主题，设置了实验和实训内容。本书力求由浅入深，通俗易懂，并注重实用性，它可作为高等职业技术教育生产过程自动化、电气自动化及机电技术应用等电类专业的教材，也可供电气技术人员参考使用。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目(CIP)数据 可编程控制器原理及应用：三菱机型/高勤主编2 版北京：电子工业出版社，2009.8（全国高等职业教育工业生产自动化技术系列规划教材）ISBN 978-7-121-08753-0.可 .高 .可编程序控制器高等学校：技术学校教材 .TM571.6 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2009）第 065945 号 策划编辑：王昭松 责任编辑：王昭松 特约编辑：王 芳 印 刷：北京市顺义兴华印刷厂 装 订：三河市双峰印刷装订有限公司 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：14.5 字数：371.2 千字 印 次：2009 年 8 月第 1 次印刷 印 数：4 000 册 定价：23.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至，盗版侵权举报请发邮件至。服务热线：（010）88258888。出 版 说 明 党的十六大提出，走我国新型工业化发展的道路，必须坚持“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化”，而且要达到“科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势”等五个具体目标，这表明我国要基本实现工业化，不仅要采用机械化和电气化，而且要充分利用自动化和信息化。因此，以自动化技术为代表的先进生产技术，将在我国产业结构调整、推动传统产业现代化、实现经济及社会持续协调发展中，发挥极其重要的作用。目前，作为我国高等教育一翼的高等职业教育，已经在招生规模方面取得了巨大的突破，但在教学改革方面与西方发达的职业教育相比，还相对落后。高职教育的培养目标是培养企业真正需要的具有实践动手能力的技术工人，这是当前高职教育改革的重点，也是一线教师所真正关心的话题。而工业生产自动化技术是高职教育中的一个重要领域，承担着为工业生产培养一线技术工人的重要作用，而且，无论是社会用人需求还是就业前景，这一领域目前都被广泛看好。与此相适应，电子工业出版社在广泛调查研究的基础上，于 2006 年 3 月组织全国数十所高等职业院校的一线教师和企业技术专家，在上海召开了“全国高等职业教育工业生产自动化技术规划教材研讨会”，就相关的课程教学和高职培养目标进行了深入的探讨，确定了相关的主干教材 10 余种。与会代表多是所在学校的领导和业务骨干，具有丰富的教学经验、实践经验和编写教材的经验。本套教材体现了高等职业教育改革的方向，以培养岗位技术人员的综合能力为中心，淡化理论、强化应用，突出职业教育的教育特色，并且根据教育部制定的“高职高专教育课程教学基本要求”，将传统课程重新组合，缩短教学课时，力求突出应用性、针对性、岗位性和专业性等特点。本套教材在内容编排上以能力为单位模块，强调实用原则；书中实例完整，注重原理和方法的应用，以提高对高职学生技能的培养。本套教材将学历课程与资格应试结合，满足目前大多数高等职业院校学生毕业时对毕业证与资格证或上岗证的要求。本套教材力求内容新颖性，紧跟国内外工业生产自动化技术的最新进展，同时兼顾国内高职院校相关专业的最新教学内容。本套教材均配套教学参考资料，为高职师生的教与学提供方便和帮助。本套教材的出版对于高等职业教育的改革和高等职业专门人才的培养将起到积极的推动作用。对于教材中所存在的一些不尽如人意之处，将通过今后的教学实践不断修订、完善和充实，以便我们更好地服务于高等职业教育。本套教材适用于生产过程自动化技术、计算机控制技术、工业网络技术、液压与气动技术、检测技术及应用等专业，也适用于机电类专业。电子工业出版社 高职高专教育教材事业部 2006 年 7 月 前 言 可编程序控制器是以微处理器为核心的工业自动化控制装置。可编程序控制器自问世以来，经过了 40 多年的发展，广泛应用于交通、冶金、机械制造业及工业自动化控制等方面，已成为当代工业自动化控制的重要设备。可编程控制技术是工业自动化控制的核心技术之一，是工业生产自动化技术、电气自动化及机电技术应用等专业的重要课程，为满足高职、高专的教育需求，特在本书第 1 版的基础上进行了修订。本书自 2006 年出版以来，受到了广大读者的欢迎，被一些高职院校作为教材使用。本次修订出版，仍以三菱的 FX2N型 PLC 为蓝本进行编写，继续保持从实际应用出发，遵循高等职业教育的特点，按照由浅入深、通俗易懂并注重实用性及工程应用的原则进行编写。为便于教学，第 2 版教材对基本逻辑指令的应用，增补了经验设计程序的示例；对功能指令进行选择性讲解，并增补了应用示例；对特殊功能模块的使用，增补了应用示例。同时对每章的课后思考题及习题，以及实验和实训等内容进行了修改和充实。在 PLC 实验及实训项目的内容中，专门设置了难易程度不同的内容和选做内容，为满足不同类型的教学要求、为教师做好各项实践教学工作提供了方便。本书在教学使用过程中，可根据各专业的需要适当地进行内容删减，有些内容也可放在课程设计和毕业实践中进行。本书的理论教学以安排 5565 课时为宜，实验教学建议为 1620 课时；PLC 实训（课程设计）建议为 12 周。本书由高勤担任主编，田培成担任副主编。全书分为 10 章，第 3 章由武付香编写，第 4章由田培成编写，第 6、8 章由宁红英编写，第 1、2 章和第 5、7、9、10 章由高勤编写。在本书的编写过程中，编者查阅和参考了一些文献、教材和相关厂家技术资料，在此一并表示感谢！限于编者的水平和经验，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。对本教材的意见和建议请发电子邮件至 。编 者 2009 年 3 月 V 目 录 目 录 第 1 章 可编程控制器的基本概况1 1.1 可编程控制器简介1 1.1.1 可编程控制器的产生和定义1 1.1.2 可编程控制器的功能及特点2 1.1.3 可编程控制器的应用及发展3 1.1.4 可编程控制器的分类及性能指标5 1.2 可编程控制器的构成及工作原理7 1.2.1 可编程控制器的基本组成 7 1.2.2 可编程控制器的编程语言 8 1.2.3 可编程控制器的工作原理 10 1.3 可编程控制器的开关量 I/O 单元12 1.3.1 开关量的输入/输出单元12 1.3.2 开关量输入/输出单元的接线方式14 习题 117 第 2 章 FX 系列 PLC 的基本指令及编程方法18 2.1 FX 系列 PLC 的内部系统配置18 2.1.1 FX2N系列 PLC 的命名方式18 2.1.2 编程元件及使用说明21 2.2 FX 系列 PLC 的基本指令及编程方法 26 2.2.1 逻辑取指令和线圈驱动指令 LD、LDI、OUT26 2.2.2 触点串联指令 AND、ANI26 2.2.3 触点并联指令 OR、ORI27 2.2.4 上升沿和下降沿的取指令 LDP、LDF27 2.2.5 上升沿和下降沿的与指令 ANDP、ANDF28 2.2.6 上升沿和下降沿的或指令 ORP、ORF28 2.2.7 电路块并联连接指令 ORB28 2.2.8 电路块串联连接指令 ANB29 2.2.9 栈指令 MPS、MRD、MPP 29 2.2.10 主控指令 MC、MCR30 2.2.11 逻辑取反指令 INV33 2.2.12 置位和复位指令 SET、RST34 2.2.13 定时器和计数器指令34 2.2.14 脉冲指令 PLS、PLF 36 2.2.15 空操作指令 NOP36 VI 2.2.16 程序结束指令 END37 2.3 FX 系列 PLC 的编程基本原则37 2.3.1 梯形图的规则37 2.3.2 PLC 执行用户程序的过程分析 38 习题 239 第 3 章 可编程控制器的程序设计41 3.1 梯形图的经验设计方法41 3.2 常用基本单元电路的编程举例 42 3.2.1 定时器和计数器的编程方法42 3.2.2 起动、自保、停止控制作用的编程方法 43 3.2.3 互锁及顺序控制的编程方法44 3.2.4 手动及自动控制的编程方法45 3.2.5 顺序步进控制的编程方法 45 3.2.6 逻辑指令编程举例46 3.3 步进指令及编程方法49 3.3.1 功能图的绘制49 3.3.2 步进指令的应用52 3.4 控制程序的设计举例56 3.4.1 顺序运动的控制程序设计 56 3.4.2 化工生产的液体混合控制 60 习题 366 第 4 章 FX 系列可编程控制器的功能指令68 4.1 功能指令概述 68 4.1.1 功能指令的基本格式及执行方式68 4.1.2 功能指令的操作数及变址操作70 4.2 程序流程控制指令72 4.2.1 条件跳转指令72 4.2.2 调用子程序指令73 4.2.3 中断指令 73 4.2.4 主程序结束指令74 4.2.5 监视定时器指令75 4.2.6 循环指令 75 4.3 传送和比较指令76 4.3.1 比较指令和区间比较指令 76 4.3.2 传送指令 78 4.3.3 BCD 和 BIN 变换指令81 4.4 算术运算和逻辑运算指令81 VII 4.4.1 算术运算指令82 4.4.2 加 1、减 1 指令83 4.4.3 字逻辑运算指令84 4.5 位元件移位指令84 4.5.1 位元件右移位指令 SFTR84 4.5.2 位元件左移位指令 SFTL85 4.6 数据处理指令 86 4.6.1 区间复位指令 ZRST86 4.6.2 解码和编码指令86 4.6.3 平均值指令 MEAN87 4.7 脉冲输出指令 88 4.7.1 脉冲输出指令 PLSY88 4.7.2 脉宽调制指令 PWM 88 4.8 方便指令89 4.8.1 置初始状态指令 IST89 4.8.2 交替输出指令 ALT89 4.9 外部设备指令 89 4.9.1 串行通信指令 RS89 4.9.2 并行数据传送指令90 4.9.3 七段译码指令90 4.9.4 比例积分微分指令90 4.10 功能指令汇总表90 习题 493 第 5 章 FX 系列 PLC 通信技术95 5.1 PLC 通信的基本知识 95 5.1.1 通信系统的基本概念95 5.1.2 FX2N系列 PLC 的通信形式99 5.2 PLC 与计算机的通信 99 5.2.1 计算机与多台 PLC 的连接99 5.2.2 通信协议 100 5.3 FX2N系列 PLC 的 NN 通信网络102 5.3.1 N:N 网络的特点102 5.3.2 N:N 网络的参数设置102 5.3.3 N:N 通信网络示例103 5.4 双机并行通信 105 5.4.1 与并行链接有关的标志寄存器105 5.4.2 并行通信模式的设置与连接105 5.4.3 双机并行通信示例106 VIII 习题 5106 第 6 章 FX2N系列 PLC 的特殊功能模块108 6.1 特殊功能模块的类型及使用方法108 6.1.1 FX2N系列 PLC 特殊功能模块的类型及用途108 6.1.2 模拟量 I/O 模块的使用说明109 6.2 FX2N-4AD 模拟量输入