第三章 FX系列可编程控制器及指令系统
第一节 FX系列PLC硬件配置及性能指标
FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。其中FX2是1991年推出的产品，FX0 是在FX2之后推出的超小型PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。
一、FX系列PLC型号的说明 FX系列PLC型号的含义如下：
FX □ ─ □ □ □ ─ □ 系列名称 输入输出总点数 特殊品种 单元类型 输出方式 其中系列名称：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等
单元类型：M ──基本单元
E ──输入输出混合扩展单元 Ex ──扩展输入模块 EY ──扩展输出模块
输出方式：R ──继电器输出
S ──晶闸管输出
T ──晶体管输出
特殊品种：D ──DC电源，DC输出
A1 ──AC电源，AC（AC100~120V）输入或AC输出模块 H ──大电流输出扩展模块 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
如果特殊品种一项无符号，为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出。
例如FX2N－32MT－D表示FX2N系列，32个I/O点基本单位，晶体管输出，使用直流电源，24V直流输出型。
二、FX系列PLC硬件配置
FX系列PLC的硬件包括基本单元、扩展单元、扩展模块、模拟量输入输出模块、各种
特殊功能模块及外部设备等。
（一）FX系列PLC的基本单元
基本单元是构成PLC系统的核心部件，内有CPU、存储器、I/O模块、通信接口和扩展接口等。由于FX系列PLC有众多的子系列，现以FX0S，FX0N，FX2N三个子系列为例加以介绍。
1． FX0S系列的基本单元
FX0S系列的功能简单，价格便宜，适用于小型开关量控制系统，它只有基本单元，没有扩展单元。其基本单元如表3-1所示。
表3-1 FX0S系列的基本单元 型 号 AC电源100～240v 继电器输出 FX0s-10MR-001 FX0s-14MR-001 FX0s-20MR-001 FX0s-30MR-001 晶体管输出 FX0s-10MT FX0s-14MT FX0s-20MT FX0s-30MT DC电源24v 继电器输出 FX0s-10MR-D FX0s-14MR-D FX0s-20MR-D FX0s-30MR-D FX0s-14MR-D12 FX0s-30MR-D12 继电器输出 FX0s-10MT-D FX0s-14MT-D FX0s-20MT-D FX0s-30MT-D 输入 点数 6 8 12 16 8 16 输出 点数 4 6 8 14 6 14 FX0S容量为800步，有20条基本指令，两条步进指令，35种50条功能指令。FX0S编程元件包括500多点辅助继电器，64点状态寄存器，56点定时器和一个模拟定时器，有16个16位的计数器及4点1相7KHZ或1点2相32位高速加/减计数器，61点16位数据寄存器，还有64点转移用跳步指针及4点中断指针。
2．FX0N系列的基本单元
FX0N的基本单元共有12种，最大的I/O点数为60，它可带3种扩展单元，7种扩展模块，可组成24～128个I/O点的系统。其基本单元如表3-2所示。
表3-2 FX0N系列的基本单元 型号 AC电源100～240V 继电器输出 FX0n-24MR-001 FX0n-40MR-001 晶体管输出 FX0n-24MT FX0n-40MT DC电源24V 继电器输出 继电器输出 14 24 36 10 16 24 输入 点数 输出 扩展模点数 块可用点数 32 32 32 FX0n-24MR-D FX0n-24MT-D FX0n-40MR-D FX0n-40MT-D FX0n-60MR-001 FX0n-600MT FX0n-60MR-D FX0n-60MT-D FX0N的EEPROM用户存储器容量为2000步。基本指令有20条，步进指令2条，应用指令36种51条。FX0N有500多点的辅助继电器，128点状态寄存器，95个定时器和45个
计数器（其中高速计数器13个）还有大量的数据寄存器，76点指针用于跳转，中断和嵌套。FX0N有较强的通信功能，可与内置RS－232C通信接口的设备通信，如使用FX0N－485APP模块，可与计算机实现1：N（最多8台）的通信。FX0N还备有8位模拟量输入输出模块（2路输入，1路输出）用以实现模拟量的控制。由于FX0N体积小，功能强，使用灵活，特别适用于由于安装尺寸的限制而难以采用其他PLC的机械设备上。
3．FX2N系列的基本单元
FX2N系列是FX家族中最先进的PLC系列。
FX2N基本单位有16/32/48/65/80/128点，六个基本FX2N单元中的每一个单元都可以通过I/O扩展单元扩充为256I/O点，其基本单元如表3-3所示。
表3-3 FX2N系列的基本单元
型号 继电器输出 FX2n-16MR-001 FX2n-32MR-001 FX2n-48MR-001 FX2n-64MR-001 FX2n-80MR-001 FX2n-128MR-001 可控硅输出 FX2n-16MS FX2n-32MS FX2n-48MS FX2n-64MS FX2n-80MS 晶体管输出 FX2n-16MT FX2n-32MT FX2n-48MT FX2n-64MT FX2n-80MT FX2n-128MT 输入 点数 8 16 24 32 40 64 输出 点数 8 16 24 32 40 64 扩展模块可用点数 24～32 24～32 48～64 48～64 48～64 48～64 FX2N具有丰富的元件资源，有3072点辅助继电器。提供了多种特殊功能模块，可实现过程控制位置控制。有多种RS—232C/RS—422/RS—485串行通信模块或功能扩展板支持网络通信。FX2N具有较强的数学指令集，使用32位处理浮点数。具有方根和三角几何指令满足数学功能要求很高数据处理。
（二）FX系列的I/O扩展单元和扩展模块
FX系列具有较为灵活的I/O扩展功能，可利用扩展单元及扩展模块实现I/O扩展。 1．FX0N的I/O扩展
FX0N系列共有三种扩展单元，如表3-4所示。FX0N的扩展模块如表3-5所示。
表3-4 FX0N系列的扩展单元
型号 FX0n-40ER FX0n-40ET FX0n-40ER-D 总I/O数目 40 40 40 输入 数目 24 24 24 电压 24V直流 24V直流 24V直流
类型 漏型 漏型 漏型 数目 16 16 16 输出 类型 继电器 晶体管 继电器（直流）
表3-5 FX0N系列的扩展模块
型号 FX0n-8ER FX0n-8EX FX0n-16EX FX0n-8EYR FX0n-8EYT FX0n-16EYR FX0n-16EYT 总I/O数目 数目 8 8 16 8 8 16 16 4 8 16 输入 电压 24V直流 24V直流 24V直流 类型 漏型 漏型 漏型 数目 4 8 8 16 16 输出 类型 继电器 继电器 晶体管 继电器 晶体管 注：FX0N的扩展模块也可在FX2N等子系列上应用。 2．FX2N的I/O扩展
FX2N系列的扩展单元如表3-6所示。FX2Ｎ系列的扩展模块如表3-7所示。
表3-6 FX2N子系列扩展单元
型号 FX2n-32ER FX2n-32ET FX2n-48ER FX2n-48ET 总I/O数目 32 32 48 48 输入 数目 16 16 24 24 24 24 电压 24V直流 24V直流 24V直流 24V直流 24V直流 24V直流 类型 漏型 漏型 漏型 漏型 漏型 漏型 输出 数目 16 16 24 24 24 24 类型 继电器 晶体管 继电器 晶体管 继电器(直流) 继电器（直流） FX2n-48ER-D 48 FX2n-48ET-D 48 表3-7 FX2N子系列的扩展模块
型号 总I/O数目 数目 FX2n-16EX FX2n-16EYT FX2n-16EYR 16 16 16 16 输入 电压 24V直流 类型 漏型 数目 16 16 输出 类型 晶体管 继电器 此外，FX系列还可将一块功能扩展板安装在基本单元内，无需外部的安装空间。例如：FX1N—4EX—BD就是可用来扩展4个输入点的扩展板。
（三）FX系列的特殊功能模块 1．模拟量输入输出模块
（1）模拟量输入输出模块FX0N-3A 该模块具有2路模拟量输入（0～10V直流或4～
20mA直流）通道和1路模拟量输出通道。其输入通道数字分辨率为8位，A/D的转换时间为100μs，在模拟与数字信号之间采用光电隔离，适用于FX1N、FX2N、FX2NC子系列，占用8个I/O点。
（2）模拟量输入模块FX2N-2AD 该模块为2路电压输入（0～10V DC，0～5V DC）或电流输入（4～20mA DC），12位高精度分辨率，转换的速度为2.5ms/通道。这个模块占用8个I/O点，适用于FX1N、FX2N、FX2NC子系列。
（3）模拟量输入模块FX2N-4AD 该模块有4个输入通道，其分辨率为12位。可选择电流或电压输入，选择通过用户接线来实现。可选为模拟值范围为±10VDC（分辨率位5mV）或4～20mA、-20～20mA（分辨率位20μA）。转换的速度最高位6ms/通道。FX2N-4AD占用8个I/O点。
（4）模拟量输出模块FX2N-2DA 该模块用于将12位的数字量转换成2点模拟输出。输出的形式可为电压，也可为电流。其选择取决于接线不同。电压输出时，两个模拟输出通道输出信号为0～10V DC，0～5V DC；电流输出时为4～20mA DC。分辨率为2.5mV（0～10V DC）和4μA（4～20mA）。数字到模拟的转换特性可进行调整。转换速度为4ms/通道。本模块需占用8个I/O点。适用于FX1N、FX2N、FX2N子系列。
（5）模拟量输出模块FX2N-4DA 该模块有4个输出通道。提供了12位高精度分辨率的数字输入。转换速度为2.1ms/4通道，使用的通道数变化不会改变转换速度。其他的性能与FX2N-2DA相似。
（6）模拟量输入模块FX2N-4AD-PT 该模块与PT100型温度传感器匹配，将来自四个箔温度传感器（PT100，3线，100Ω）的输入信号放大，并将数据转换成12位可读数据，存储在主机单元中。摄氏度和华氏度数据都可读取。它内部有温度变送器和模拟量输入电路，可以矫正传感器的非线性。读分辨率为0.2℃～0.3℃。转换速度为15ms/每通道。所有的数据传送和参数设置都可以通过FX2N-4AD-PT的软件组态完成，由FX2N的TO/FROM应用指令来实现。FX2N-4AD-PT占用8个I/O点，可用于FX1N、FX2N、FX2NC子系统，为温控系统提供了方便。
（7）模拟量输入模块FX2N-4AD-TC 该模块与热电耦型温度传感器匹配，将来自四个热电耦传感器的输入信号放大，并将数据转换成12位的可读数据，存储在主单元中，摄氏和华氏数据均可读取，读分辨率在类型为K时为0.2℃；类型为J时为0.3℃，可与K型（-100～1200℃）和J型（-100～600℃）热电耦配套使用，4个通道分别使用K型或J型，转换速度为240ms/通道。所有的数据传输和参数设置都可以通过FX2N-4AD-TC的软件组态完成，占用8个I/O点。
2.PID过程控制模块
FX2N-2LC温度调节模块是用在温度控制系统中。该模块配有2通道的温度输入和2通道晶体管输出，即一块能组成两个温度调节系统。模块提供了自调节的PID控制和PI控制，控制的运行周期为500ms，占用8个I/O点数，可用于FX1N、FX2N、FX2NC子系列。