三菱PLC编程基础及应用

可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性、灵活通用、易于编程、使用方便等特点。因此，在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用，被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之一。

三菱PLC 以其高性能、低价格的优点，在国内很多行业得到了广泛的应用。在三菱小型PLC FX1N、FX2N 及FX3U 三代产品中，FX2N 是三菱FX 家族中颇具代表性的产品，它具有结构紧凑、功能强大、小巧、高速、安装方便、可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，在我国小型PLC 市场中占有较大份额，为工厂自动化应用提供*的灵活性和控制能力。为了便于学习和理解FX2N 系列PLC 控制系统的相关技术，特编写此书。

全书从初学者的角度出发，对PLC 工程技术人员需要掌握的基础知识和应用做了全面的介绍，力求内容实用，语言通俗易懂，希望帮助读者夯实基础，提高技能。本书分为十章，内容包括：PLC 简介，FX2N 系列PLC 的硬件资源，FX2N 系列PLC 的编程软件，FX2N 系列PLC 的基本指令及应用，步进指令、顺序控制程序设计及应用，FX2N 系列PLC 的功能指令及应用，FX2N 系列PLC 的特殊功能模块及应用，PLC 的通信、网络及应用，触摸屏和变频器，三菱PLC 控制系统综合应用实践。

本书是在辽宁石油化工大学矿业工程学院自动化教研室编写的《可编程控制技术》讲义基础上重新编写的。辽宁石油化工大学矿业工程学院张树江、于水以及山西煤炭进出口集团公司教授级高级工程师郭智渊担任主要编著者，辽宁石油化工大学矿业工程学院闫兵、王宏宇共同参加研究编写。

由于水平有限，疏漏和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。

编著者

《三菱PLC编程基础及应用》主要以三菱FX2N PLC为讲授对象,系统地介绍了PLC初学者需要掌握的基本知识和应用技能,主要讲解了FX2N 系列PLC的硬件资源、编程软件、基本指令、步进指令及顺序控制程序设计、功能指令、特殊功能模块及指令的应用,另外还介绍了PLC的通信、网络及应用,触摸屏和变频器,三菱PLC控制系统综合应用实践等内容。

本书讲解全面详细,内容由浅入深,语言通俗易懂。通过学习本书,读者不仅能快速入门、夯实基础,也能扩展思路、提升技能。

本书可供学习PLC的工程技术人员使用,也可供高等院校相关专业的师生学习参考。

第1章 PLC简介 

1.1 PLC概述 1

1.1.1 PLC的定义及发展趋势 1

1.1.2 PLC的特点、功能及应用 2

1.1.3 PLC与其他控制系统的比较 2

1.2 PLC的性能指标及分类 6

1.2.1 PLC的性能指标 6

1.2.2 PLC的分类 7

1.3 PLC的基本结构及工作原理 8

1.3.1 PLC的基本结构 8

1.3.2 PLC的工作原理 9

1.4 三菱系列PLC简介 10

第2章 FX2N系列PLC的硬件资源 

2.1 FX2N系列PLC的型号规格及系统构成 13

2.1.1 FX2N系列PLC的型号规格及特点 13

2.1.2 FX2N系列PLC的系统构成 15

2.2 三菱FX2N系列PLC的编程元件 17

2.2.1 输入继电器X 20

2.2.2 输出继电器Y 21

2.2.3 辅助继电器M 23

2.2.4 状态继电器S 26

2.2.5 定时器T 27

2.2.6 计数器C 28

2.2.7 数据寄存器D 28

2.2.8 变址寄存器V/Z 30

2.2.9 常数K/H 30

2.2.10 指针P/I 30

第3章 FX2N系列PLC的编程软件 

3.1 PLC的编程语言 32

3.1.1 PLC编程语言的国际标准 32

3.1.2 梯形图及其编程规则 33

3.1.3 指令表 34

3.1.4 顺序功能图 35

3.2 GX Developer编程软件的应用 35

3.2.1 GX Developer软件简介 35

3.2.2 GX Developer软件的安装 36

3.2.3 梯形图的编辑 41

3.2.4 查找与注释 51

3.2.5 在线监控与诊断 53

3.3 GX Simulator仿真软件的应用 56

3.3.1 GX Simulator的基本操作 56

3.3.2 I/O系统设定 57

3.3.3 GX Simulator的仿真操作 58

3.4 GX Works2简介 63

第4章 FX2N系列PLC的基本指令及应用 

4.1 基本逻辑指令 71

4.1.1 基本位操作指令 71

4.1.2 块操作指令 72

4.1.3 堆栈与主控指令 74

4.1.4 置位与复位指令 75

4.1.5 取反、空操作及程序结束指令 76

4.1.6 脉冲触点指令 77

4.1.7 脉冲微分输出指令 77

4.2 定时器 78

4.2.1 定时器的地址号 78

4.2.2 定时器的工作原理 78

4.2.3 定时器的应用 79

4.3 计数器 80

4.3.1 计数器的分类 80

4.3.2 内部计数器 81

4.3.3 高速计数器 82

4.3.4 计数器的应用 84

4.4 基本指令的应用 85

4.4.1 三相交流异步电动机的星形-三角形启动电路 85

4.4.2 三相交流异步电动机正反转联锁控制电路 88

4.4.3 定时器控制电路 89

4.4.4 顺序控制电路 94

4.4.5 交通信号灯的PLC控制系统开发实例 96

第5章 步进指令、顺序控制程序设计及应用 

5.1 顺序功能图 101

5.1.1 顺序控制 101

5.1.2 顺序功能图的结构 102

5.1.3 顺序功能图的编程方法 105

5.2 步进指令 109

5.2.1 步进指令及其应用 109

5.2.2 步进指令的顺序功能图 110

5.2.3 顺序控制应用实例 112

第6章 FX2N系列PLC的功能指令及应用 

6.1 功能指令的基本格式 113

6.1.1 功能指令的表示方法 113

6.1.2 位软元件与字软元件 115

6.1.3 数据长度 116

6.1.4 变址寄存器 116

6.2 常用功能指令及应用 116

6.2.1 程序流程控制指令 116

6.2.2 传送、交换、变换与比较指令 128

6.2.3 四则运算与逻辑运算指令 140

6.2.4 循环与移位指令 148

6.2.5 数据处理指令 157

6.2.6 高速处理指令 164

第7章 FX2N系列PLC的特殊功能模块及应用 

7.1 FX2N系列PLC的特殊功能模块概述 183

7.1.1 特殊功能模块分类 183

7.1.2 PLC与特殊功能模块间的读写操作 184

7.2 模拟量输入模块FX2N-4AD 186

7.2.1 FX2N-4AD的功能简介 186

7.2.2 FX2N-4AD的接线图及输入与输出的关系 186

7.2.3 FX2N-4AD缓冲寄存器(BFM) 187

7.2.4 FX2N-4AD的应用 189

7.3 模拟量输出模块FX2N-4DA 190

7.3.1 FX2N-4DA的功能简介 190

7.3.2 FX2N-4DA的接线图及输入与输出的关系 191

7.3.3 缓冲寄存器(BFM) 191

7.3.4 FX2N-4DA的应用 193

7.4 PID控制 194

7.4.1 PID的闭环控制 194

7.4.2 PID控制实例 196

第8章 PLC的通信、网络及应用 

8.1 数据通信的基础知识 198

8.1.1 数据通信方式 198

8.1.2 通信介质 203

8.1.3 串行通信的接口标准 205

8.2 网络 207

8.2.1 网络概述 207

8.2.2 网络的结构与组成 209

8.2.3 网络协议 210

8.2.4 三菱PLC的网络体系与结构 213

8.3 FX2N系列PLC的通信接口设备 225

8.3.1 RS-232C通信接口设备 225

8.3.2 RS-422通信接口设备 227

8.3.3 RS-485通信接口设备 228

8.3.4 CC-Link网络连接设备 229

8.4 FX2N系列PLC的通信网络的应用 230

8.4.1 N∶N通信网络的应用 230

8.4.2 CC-Link网络的应用 234

第9章 触摸屏和变频器 

9.1 触摸屏 240

9.1.1 触摸屏的特点与功能 240

9.1.2 三菱触摸屏的型号及参数 241

9.1.3 三菱触摸屏GT Designer软件的使用 243

9.1.4 触摸屏在PLC控制中的应用实践 248

9.2 变频器 256

9.2.1 变频器概述 256

9.2.2 三菱FR-740变频器 259

9.2.3 变频器在PLC控制中的应用实践 275

第10章 三菱PLC控制系统综合应用实践 

10.1 PLC控制系统的设计 279

10.1.1 PLC控制系统的设计原则和内容 279

10.1.2 PLC控制系统的设计步骤 280

10.1.3 PLC控制系统的硬件设计 281

10.1.4 PLC控制系统的软件设计 285

10.2 恒压供水系统 286

10.3 仓储控制系统 291

10.4 带式传送机的无级调速系统 301

10.5 PID过程控制系统应用实践 308

10.6 采用伺服驱动的机械手控制系统应用实践 312

参考文献

本书是作者多年教学及工作经验的总结，有以下特点：

1.本书涵盖了PLC技术人员需要掌握的基础知识与技术

2.基础起点低，内容由浅入深，帮助读者夯实基础

3.结合实际的工程案例，帮助读者提升技能