三菱FX3U系列PLC编程技术与应用

前　言

第1 章　可编程序控制器概述 1

1. 1　PLC 的产生与发展 1

1. 1. 1　PLC 的产生与定义 1

1. 1. 2　PLC 的特点 3

1. 1. 3　PLC 的发展 4

1. 2　PLC 的组成及工作原理 6

1. 2. 1　PLC 的基本组成 6

1. 2. 2　PLC 的循环扫描原理 9

1. 2. 3　PLC 与继电-接触器控制电路的区别 10

1. 3　思考与练习 10

第2 章　三菱FX3U 系列PLC 的硬件资源 13

2. 1　认识三菱PLC 13

2. 1. 1　FX3U系列PLC 的面板 13

2. 1. 2　FX3U系列PLC 的安装要求 18

2. 1. 3　FX3U 系列PLC 的输入/ 输出继电器 22

2. 1. 4　FX3U与FX2N的差异 26

2. 2　编程器及编程软件的应用 28

2. 2. 1　FX-20P 手持式编程器的使用 28

2. 2. 2　SWOPC-FXGP / WIN-C 编程软件的应用 40

2. 2. 3　GX_ GX Developer 编程软件的

应用 44

2. 3　思考与练习 50

第3 章　基本指令系统及编程 52

3. 1　连接驱动指令及其应用 52

3. 1. 1　基础知识: 连接驱动指令 52

3. 1. 2　应用实例: 门铃控制 53

3. 1. 3　应用实例: 水池水位控制 54

3. 2　串/并联指令及其应用 55

3. 2. 1　基础知识: 串联指令 55

3. 2. 2　应用实例: PLC 控制传送带上贴商标装置 56

3. 2. 3　应用实例: PLC 控制传送带上检测瓶子装置(含计数器) 56

3. 2. 4　基础知识: 并联指令 59

3. 2. 5　应用实例: 自锁电路应用 59

3. 2. 6　应用实例: PLC 控制的自动检票放行装置(含定时器) 60

3. 3　电路块指令及其应用 62

3. 3. 1　基础知识: 电路块指令 62

3. 3. 2　应用实例: 双联开关控制 64

3. 3. 3　应用实例: PLC 控制的搬运小车(含辅助继电器) 65

3. 4　多重输出与主控指令及其应用 69

3. 4. 1　基础知识: 多重输出指令 69

3. 4. 2　基础知识: 主控指令 71

3. 4. 3　应用实例: 智力竞赛抢答器系统 72

3. 5　脉冲指令与脉冲式触点指令及其应用 74

3. 5. 1　基础知识: 运算结果脉冲化指令 74

3. 5. 2　基础知识: 脉冲微分指令 75

3. 5. 3　基础知识: 脉冲式触点指令 76

3. 5. 4　应用实例: 工业控制用手柄 78

3. 5. 5　应用实例: 自动开/关门系统 81

3. 6　置位、复位指令及其应用 82

3. 6. 1　基础知识: 置位、复位指令 82

3. 6. 2　应用实例: 连续控制电路 82

3. 6. 3　应用实例: 金属、非金属分拣系统 83

3. 7　其他基本指令及其应用 85

3. 7. 1　基础知识: 逻辑运算结果取反指令INV 85

3. 7. 2　基础知识: 空操作指令 86

3. 7. 3　应用实例: 逻辑分析与梯形图处理 86

3. 8　将继电-接触器电路转换为梯形图 88

3. 8. 1　应用实例: 电动机正/反转控制 88

3. 8. 2　应用实例: Y-△减压起动Ⅳ控制 90

3. 9　起、保、停方式设计梯形图 93

3. 9. 1　应用实例: Y-△减压起动控制 93

3. 9. 2　应用实例: PLC 控制水塔、水池水位 95

3. 10　时序逻辑方式设计梯形图 96

3. 10. 1　应用实例: PLC 控制彩灯闪烁 96

3. 10. 2　应用实例: PLC 控制红绿灯 97

3. 11　顺序控制方式设计梯形图 101

3. 11. 1　应用实例: PLC 控制钻孔动力头 101

3. 11. 2　应用实例: PLC 控制传送带装置 103

3. 12　思考与练习 104

第4 章　步进顺控指令及编程 107

4. 1　状态元件与步进顺控指令 107

4. 1. 1　状态转移图与状态元件 107

4. 1. 2　步进顺控指令 109

4. 2　单流程的程序设计 111

4. 2. 1　基础知识: 单流程的程序设计 111

4. 2. 2　应用实例: PLC 控制剪板机 111

4. 2. 3　应用实例: PLC 控制自动送料装置 112

4. 2. 4　应用实例: PLC 控制模压机系统 114

4. 3　循环程序设计 119

4. 3. 1　基础知识: 循环程序设计 119

4. 3. 2　应用实例: PLC 控制交通灯 119

4. 3. 3　应用实例: PLC 控制的分拣流水线 120

4. 4　跳转程序设计 126

4. 4. 1　基础知识: 跳转程序设计 126

4. 4. 2　应用实例: PLC 控制自动混料罐 127

4. 4. 3　应用实例: PLC 控制运料小车 130

4. 4. 4　应用实例: PLC 控制机械滑台 131

4. 5　选择性分支程序设计 138

4. 5. 1　基础知识: 选择性分支 138

4. 5. 2　应用实例: PLC 控制工作方式可选的运料小车 138

4. 5. 3　应用实例: PLC 控制机械手分拣大小球 143

4. 6　并行分支程序设计 146

4. 6. 1　基础知识: 并行结构 146

4. 6. 2　应用实例: PLC 控制双面钻孔机床 146

4. 7　思考与练习 150

第5 章　典型功能指令在编程中的应用 152

5. 1　功能指令概述 152

5. 1. 1　功能指令格式 152

5. 1. 2　数据寄存器D 152

5. 1. 3　数据表示方法 153

5. 2　程序流控制指令及其应用 154

5. 2. 1　基础知识: 程序流控 2100433B

PLC应用技术是高等职业教育电气自动化、机电一体化等相关专业的一门必修课程，本书针对三菱FX3U系列PLC的原理、编程方法及程序设计等内容进行讲解，主要内容包括：可编程序控制器概述、三菱FX3U系列PLC的硬件资源、基本指令系统及编程、步进顺控指令及编程、典型功能指令在编程中的应用、模拟量控制和通信以及PLC应用系统设计等主要内容。全书内容丰富，在讲解理论的基础上给出了大量的应用实例，读者可以根据实际需要选择性的进行学习。为了给读者提供一个学习的上升空间，教材中的第六章（模拟量控制和通信）作为选学内容，供课时量较大学校或者有一定的基础的读者学习。此外，书中每个章节的后面配有各种题型的思考和练习，供读者检验学习的效果。

本书根据电气工人的工作特点，以PLC入门为出发点，以应用非常广泛的三菱FX3U PLC为例，介绍FX3U PLC基本单元的硬件结构、基本指令系统、编程工具、编程软件GX Developer及GX Works2的使用方法。并结合这些基础知识，介绍了典型电路的编程实例，还介绍了一些PLC故障的诊断和处理实例。

全书的内容密切联系实际，由浅入深，通俗易懂，可以帮助初学者快速掌握三菱FX3U PLC的基本知识，非常适合三菱PLC初学者学习使用，也可用作职业院校及培训机构的教材及参考书。

第1章三菱FX3U系列PLC介绍1

1.1PLC（可编程序控制器）的优点1

1.2PLC与继电器接触器控制系统的区别2

1.3三菱FX3U型PLC的技术优势3

1.4FX3U系列PLC基本单元的概貌4

1.4.1基本单元的外形和面板结构4

1.4.2基本单元的型号5

1.4.3基本单元的构成8

1.4.4基本单元的工作原理10

1.4.5基本单元的性能和指标11

1.4.6基本单元的安装和接线13

1.4.7使用FX3U的安全措施15

1.5FX3U基本单元的输入/输出端子16

1.5.1AC电源、DC输入型的接线端子16

1.5.2DC电源、DC输入型的接线端子23

1.5.3AC电源、AC 100V输入型的接线端子28

1.6FX3U基本单元的接口电路28

1.6.1输入接口电路28

1.6.2输出接口电路32

1.7FX3U的扩展单元和扩展模块34

1.7.1FX3U的扩展单元34

1.7.2FX3U的扩展模块39

1.7.3基本单元与扩展设备的连接40

第2章FX3U的编程元件和编程指令46

2.1FX3U的编程语言46

2.1.1梯形图语言（LD）46

2.1.2指令表语言（IL）47

2.1.3顺序功能图语言（SFC）47

2.2FX3U的编程元件47

2.2.1输入继电器（X）48

2.2.2输出继电器（Y）49

2.2.3辅助继电器（M）49

2.2.4状态继电器（S）50

2.2.5定时器（T）51

2.2.6计数器（C）51

2.2.7数据寄存器（D）52

2.2.8指针（P、I）53

2.2.9常数K、H、E54

2.3FX3U的编程指令54

2.3.1LD、LDI、OUT指令56

2.3.2AND、ANI、OR、ORI指令56

2.3.3LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令56

2.3.4PLS、PLF指令58

2.3.5ANB、ORB指令59

2.3.6MC、MCR指令59

2.3.7SET、RST指令60

2.3.8MPS、MRD、MPP指令61

2.3.9INV、NOP、END指令62

2.3.10STL、RET步进梯形图指令64

2.3.11使用基本指令中的一些问题65

2.4FX3U控制系统的设计步骤65

第3章FX3U的编程软件GX Developer68

3.1编程软件GX Developer的下载和安装68

3.1.1编程软件GX Developer的下载68

3.1.2编程软件GX Developer的安装70

3.2GX Developer的梯形图编辑环境73

3.2.1创建新的设计工程73

3.2.2梯形图编辑主界面解析74

3.3PLC参数设定76

3.4GX Developer环境中的编程实例78

3.4.1水泵控制继电器电路工作原理78

3.4.2I/O端子地址分配和PLC选型、接线79

3.4.3在编程界面中创建PLC新工程80

3.4.4编程软元件的注释80

3.4.5编程软元件的添加81

3.4.6梯形图的变换和文件保存84

3.5设计文件的打印85

3.6编辑梯形图的注意事项85

3.7梯形图与指令表的相互转换89

第4章FX3U的编程软件GX Works290

4.1编程软件GX Works2的下载和安装90

4.1.1编程软件GX Works2的下载90

4.1.2编程软件GX Works2的安装90

4.2GX Works2的梯形图编辑环境91

4.2.1新建FX3U的设计工程91

4.2.2梯形图编辑主界面解析92

4.3PLC参数的设定95

4.4GX Works2环境中的编程实例96

4.4.1仓库卷闸门控制原理96

4.4.2I/O地址分配和PLC选型、接线97

4.4.3在编程软件中创建PLC新工程97

4.4.4编程软元件的注释98

4.4.5编程软元件的添加99

4.4.6梯形图的转换和文件保存99

4.5梯形图编程界面的个性化设计102

4.6设计文件的打印104

4.7编辑梯形图的其他问题104

4.8GX Works2编辑环境中的仿真分析107

4.9在GX Works2环境中打开GX Developer文件110

第5章SFC顺序控制与步进梯形图113

5.1SFC顺序控制功能图113

5.2普通的顺序控制梯形图115

5.3SET和RST指令的顺序控制梯形图121

5.4步进指令的顺序控制梯形图123

5.5单系列SFC顺序控制梯形图125

5.5.1SFC程序的初始状态126

5.5.2SFC程序的通用状态128

5.5.3SFC程序的返回状态130

5.5.4SFC程序的特点131

5.5.5SFC程序与梯形图的转换132

5.5.6设计文件的查找133

5.6选择系列的SFC顺序控制133

5.7并行系列的SFC顺序控制138

第6章FX3U系列PLC与计算机的通信147

6.1通信的基本概念147

6.2编程电缆与驱动程序149

6.3PLC程序的写入151

6.4PLC程序的读取155

6.5PLC程序在运行中的监视158

第7章电气单元电路编程实例163

7.1定时电路163

7.1.1瞬时接通、延时断开电路163

7.1.2延时接通、延时断开电路164

7.1.3两台设备间隔定时启动电路166

7.1.4长达2h的延时电路168

7.1.5定时器与计数器联合电路169

7.2电动机控制中的单元电路170

7.2.1启动-保持-停止电路170

7.2.2带有点动的启动-保持-停止电路172

7.2.3正反转控制电路174

7.2.4置位复位指令的正反转控制电路176

7.2.5行程开关控制的自动循环电路177

7.2.6Y-△降压启动电路179

7.2.7绕线电动机串联电阻启动电路182

7.2.8异步电动机三速控制电路183

第8章自动控制装置编程实例188

8.1皮带输送机顺序控制装置188

8.2两台水泵交替运转装置191

8.3C6140车床PLC改造装置193

8.4加热炉自动送料装置195

8.5工业机械手搬运工件装置200

8.6注塑成型生产线控制装置204

8.7舞台三色灯光控制装置210

8.8知识竞赛抢答装置212

8.9公园喷泉控制装置215

8.10交通信号灯控制装置217

第9章生产现场中的FX3U故障维修221

9.1FX3U型PLC的定期检查221

9.2FX3U型PLC的故障分布222

9.3通过面板指示灯诊断部分故障223

9.4FX3U型PLC故障维修实例225

9.4.1FX3U型PLC的硬件故障225

9.4.2FX3U型PLC的软件故障244

附录253

附录1FX3U系列PLC的特殊辅助继电器253

附录2FX3U系列PLC的特殊数据寄存器260

参考文献268

本书根据电气工人的工作特点，以PLC入门为出发点，以应用比较广泛的三菱FX3U为例，介绍PLC中一些比较基础的知识、编程方法、应用实例。本书具有如下特点：

1.内容实用，快速入门。以适合初学者入门的三菱系列PLC为例，通过对基础、指令、应用案例的讲解轻松入门。

2.全程图解，结构清晰。每个指令和案例都有图解的形式讲解，没有不必要的语言，简洁明了，全书结构体系完整，循序渐进。

3.学-用-修一条龙。除了对理论知识和实际应用案例的讲解，还增加了一点PLC维修的相关内容，使电工不仅会用而且会修，大大提高工作中的效率。