可编程控制器的结构特点及技术指标教学目的及要求：通过教学使学生了解PLC的结构特点，熟悉PLC的硬件指标和软件指标，掌握编程器的使用。
教学方式： 各种结构类型的PLC展示、操作演示、理论讲解。 重点： 掌握可编程控制器的结构特点，以及各种类型PLC的使用。 问题的提出：可编程控制器有哪几种结构？各有什么特点？ 可编程控制器不但工作原理与计算机不同，而且，为了便于用于工业现场，便于扩展，便于接线，其结构与计算机有很大的不同。通常可编程控制器的结构分为单元式和模块式。但近年来有将这两种形式结合起来的趋势。三菱的FX2系列和AOJ2系列即为一例，下面介绍这三种形式的结构特点。 4.1.1 单元式 单元式的特点是非常紧凑。它将所有的电路都装入一个模块内，构成一个整体，这样体积小巧、成本低、安装方便。由于在一个单体内集中了CPU板、输入板、输出版、电源板等，对于某一个单体的输入输出就有一定的比例关系。F1、F2系列的主单元的输入输出比为3︰2；FX2系列主单元的输入输出比为l︰l。为了达到输入输出点数灵活配置及易于扩展的目的，某一系列的产品通常都有不同点数的基本单元和扩展单元构成，其中的某些单元为全输入或全输出型。单元的品种越丰富，其配置就越灵活。三菱的F1、F2系列可编程控制器就属于这种形式。这两个系列中，有60点(36输入，24输出)、40点(24输入，16输出)、30点(18输入，12输出)、20点(12输入，8输出)的主单元和扩展单元；有12点全输入和8点全输出的扩展单元，扩展单元不带CPU。 小型可编程控制器结构的最新发展也开始吸收模块式结构的特点。各种不同点数的可编程控制器都做成同宽同高不同长度的模块，这样几个模块拼装起来后就成了一个整齐的长方体结构。三菱的FX2系列就是采用这种结构。 单元式的可编程控制器可直接装入机床或电控柜中。 现在可编程控制器还有许多专用的特殊功能单元。在小型可编程控制器可配置各种特殊功能单元。这些单元有模拟量I／O单元、高速计数单元、位置控制单元、凸轮控制单元、数据输入输出单元等。大多数单元都是通过主单元的扩展口与可编程控制器主机相联的，有部分特殊功能单元通过可编程控制器的编程器接口联接。还有的通过主机上并接的适配器接入，不影响原系统的扩展。 目前，点数较少的系统都是采用这种形式。FX2系列的最大输入输出点数为256点。为了构成点数较多的系统，还可采用点对点通讯方式，将两台机联接起来，构成总点数多一倍的系统。 FX2系列可编程控制器由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊适配器等四种产品构成。仅用基本单元或将上述各种产品组合起来使用均可。 不管用哪种基本单元与扩展单元或扩展模块组合，均可使所控制输入输出点数达到128个。
基本单元(M)：内有CPU与存贮器，为必备装置。 扩展单元(E)：是增加I／0点数时使用的装置。 可利用扩展模块，以8为单位增加输入／输出点数。也可只增加输入数或只增加输出数，因而使输入／输出的点数比率改变。 扩展模块与扩展单元不同。它内部无电源，须由基本单元或扩展单元供给电源，其端子排也非可卸式而是固定式。 FX～8ER使用的I／O点数为4／4，但占用8／8的I/O点数，其余4／4的I／O点为空余。同样，FX2-24MR占用了16／16点，其中4／4为空余。因此使用这2种模块时，这些空余点数也应计人总数128点之中。 扩展模块
模块式
模块式可编程控制器采用搭积木的方式组成系统，在一块基板上插上CPU、电源、I／O模块及特殊功能模块，构成一个总I／O点数很多的大规模综合控制系统。其形式如下图。
这种结构形式的特点是CPU为独立的模块，输入、输出也是独立模块，配置很灵活，可以根据不同的系统规模选用不同档次的CPU及各种I／O模块、功能模块。其模块尺寸统一、安装整齐，对于I／O点数很多的系统选型、安装调试、扩展、维修等都非常方便。目前大型系统多采用这种形式。这种结构形式的可编程控制器除了各种模块以外，还需要用基板将各模块联成整体；有多块基板时，还要用电缆将各基板联在一起。
以上两种结构各有特色，前者结构紧凑，安装方便，体积小巧，易于与机床、电控相联成一体，但由于其点数有搭配关系，加之各单元尺寸大小不一致，因此不易安装整齐。后者点数配置灵活，又易于构成较多点数的大系统，但尺寸较大，难于与小型设备相联。为此，三菱公司开发出叠装式结构。它的结构也是各种单元、CPU自成独立的模块，但安装不用基板，仅用电缆进行单元间联接，且各单元可以一层层地叠装。这样，既达到了配置灵活的目的，又可以做得体积小巧。 4.2 编程控制器的一般技术指标 教学目的及要求通过教学使学生了解PLC的结构特点，熟悉PLC的硬件指标和软件指标，掌握编程器的使用。
教学方式：操作演示、理论讲解。 重点： 掌握可编程控制器的结构特点、主要技术参数。 问题的提出：各种类型PLC 适用于什么场合？ 4.2.1 问题提出 衡量可编程控制器的性能指标较多，不同厂家的可编程控制器产品技术性能不同，一般选取常用的主要性能指标介绍。可编程控制器的生产厂家较多，并各有所长，选取日本三菱公司的FX 系列作简单介绍。 4.2.2 可编程控制器的主要性能指标 可编程控制器的性能指标较多，不同厂家的可编程控制器产品技术性能各不相同，各有特色。通常可以用以下几种性能指标进行描述。 1. 输入/ 输出点数 输入/ 输出点数是指可编程控制器组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大数量，即可编程控制器外部输入、输出端子数。它表示可编程控制器组成控制系统时可能的最大规模。通常，在总点数中，输入点数大于输出点数，且输入与输出点不能相互替代。 2. 扫描速度 一般以执行1000 步指令所需的时间来衡量，单位为毫秒/千步。也有以执行一步指令时间计，单位为微秒/步。 3. 存储器容量 可编程控制器的存储器包括系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器三部分。可编程控制器产品中可供用户的是用户程序存储器和数据存储器。可编程控制器中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一个地址单元，一个地址单元一般占用两个字节。如存储容量为1000步的可编程控制器，其存储容量为2K字节。 4. 编程语言 可编程控制器采用梯形图、布尔助记符、菜单图、功能模块图和语言描述等编程语言。不同的可编程控制器产品可能拥有其中一种、两种或全部的编程方式。常用三种编程方式：梯形图（LAD）、助记符（STL），功能模块图（SFC）。 5. 指令功能 可编程控制器的指令种类越多，则其软件的功能就越强，使用这些指令完成一定的控制目标的就越容易。此外，可编程控制器的可扩展性、使用条件、可靠性、易操作性及经济性等性能指标也是用户在选择可编程控制器时须注意的指标。 4.2.3 常用可编程控制器简介 1. FX 系列可编程控制器简介 三菱FX 系列小型可编程控制器，将CPU和输入/输出一体化，使用更为方便。为了进一步迎合不同客户的要求，FX系列有多种不同的型号供选择。另外更有多种不同的特殊功能模块提供给不同客户。主要应用于机械配套，如：注塑机、电梯控制、印刷机、包装机和纺织机等行业。三菱公司推出的常用FX系列小型、超小型PLC有FX 0 、FX 2、FX 0N、FX 0S 、FX 2C、FX 2N、FX 2NC、FX 1N、FX 1S 等系列。
FX系列可编程控制器型号命名的基本格式为：
①系列序号0、2、0N、0S、2C、2NC、1N、1S，即FX 0、FX 2、FX 0N、FX 0S、FX 2C、FX 2N、FX 2NC、FX 1N和FX 1S。 ②输入输出的总点数：4～128点 ③单元区别：M－基本单元；E－输入输出混合扩展单元及扩展模块；EX－输入专用扩展模块；EY－输出专用扩展模块。 ④输出形式（其中输入专用无记号）：R－继电器输出；T－晶体管输出；S－晶闸管输出 ⑤特殊物品的区别：D：DC电源，DC输入 A1：AC电源，AC输入（AC100－120V）或AC输入模块 H：大电流输出扩展模块 V：立式端子排的扩展模式 C：接插口输入输出方式 F：输入滤波器1ms的扩展模块 L：TTL输入型模块 S：独立端子（无公共端）扩展模块 特殊物品无记号：AC电源，DC输入，横式端子排 输出为继电器输出2A/1点、晶体管输出0.5/1点或晶闸管输出0.3A/1点的标准输出。 ｂ. FX 系列可编程控制器的基本组成 FX系列可编程控制器由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。基本单元（Basic Unit）包括CPU 、存储器、输入输出及电源，是PLC 的主要部分。扩展单元（Extension Unit）是用于增加可编程控制器I/O 点数的装置，内部设有电源。扩展模块（Extension Module）用于增加可编程控制器I/O点数，内部无电源，所用电源由基本单元或扩展单元供给。因扩展单元及扩展模块无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元（Special Function Unit）是一些专门用途的装置。这里只对FX 2系列可编程控制器的基本单元、扩展单元、扩展模块的型号规格作一个简单介绍。 FX 2的基本单元、扩展单元、扩展模块的型号规格如表4-1，表4-2，表4-3所示。用FX 2 的基本单元与扩展单元或扩展模块可构成I/O点为16～256点的PLC系统。
表4-1 FX 2基本单元型号规格
表4-2 FX 2扩展单元型号规格
表4-３ FX 2扩展模块型号规格
FX 2系列可编程控制器输入技术指标、输出技术指标、电源技术指标和性能技术指标(Performance Specification)，分别如表4-4，表4-5，表4-6，表4-7及表4-8所示。 表4-4 FX 2一般技术指标
表4-5 FX 2 输入技术指标
表4-6 FX 2输出技术指标
表4-8 FX 2功能技术指标
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