三菱FX5U PLC编程一本通

本书根据电气工人的工作特点，以PLC入门为出发点，以新型的三菱FX5U为例，介绍PLC中一些比较基础的知识、编程方法、应用实例、故障维修等知识。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。

PLC（可编程序控制器）是进行工业自动控制的微型计算机，是20世纪60年代因工业自动化生产的迫切需要而诞生的。由于它在电气自动控制方面具有无可比拟的优点，几十年来得到了迅猛发展，功能日趋完善。伴随着“中国制造2025”，我国的制造业正在高速发展，PLC已经广泛应用在机械、化工、采矿、石油、轻工、电力、建材、建筑、交通运输、物流等各个领域。
三菱FX5U型PLC是FX3U的改造升级版，它是三菱电机推出的新一代小型PLC，也是工业自动控制领域中的佼佼者。其中内置了数字量、模拟量、通信、高速输入、高速输出等模块，通过扩展板和扩展适配器，轻松地扩展了整个控制系统，在多种智能功能模块的支持下，通过高速的系统总线，发挥出了更为强大的控制功能。FX5U提供了全新的自动控制系统解决方案，具有适合高标准工业通信的接口，适用于多种用途，可以构建出多姿多彩的自动控制系统。
FX5U的编程软件是GX Works3，这是一款全新的编程软件。它支持以IEC为标准的主要程序语言。它与GX Works2相比较，具有更为强大的功能。例如，专用功能指令由原来的510种增加到1113种；可以在计算机中通过虚拟PLC进行仿真调试，以确认程序是否正确。
FX5U的应用和GX Works3软件的编程，都是自动控制领域的尖端技术，它们的推广和普及，已经形成了一股强劲的趋势。掌握这门技术，就进入了电气自动化领域的前沿。
在当前的高职高专电气自动化专业的实践教学中，通常采用三菱电机自动化产品作为实施载体。由于FX5U近几年才上市，具体的编程经验很少。面对这门博大精深的技术，没有PLC基础的读者，可能会有畏难情绪；没有接触过三菱FX5U的读者，也会感到别扭和费解。但是，学习任何一门技术，都有一个入门→了解→熟悉→精通的过程。只要有兴趣，有持之以恒的钻研精神，用不了多久就会掌握它。本书为学习FX5U的应用和GX Works3软件的编程提供了简捷方便的途径。编著者从入门着手，尽量把编程的步骤介绍得详细一些，把文字叙述得通俗一些。读者通过对本书的系统学习和实践，就会成为应用FX5U和GX Works3软件的行家里手。
本书介绍了FX5U的一些基础知识、在GX Works3环境下的编程方法、应用实例，并结合编著者的工作经验，介绍了一些PLC故障的维修实例。全书的内容通俗易懂，便于学习和应用。书中以继电器控制电路为参照，引导读者走进FX5U领域。为了便于阅读和理解，机型限于FX5U的基本单元，编程和应用限于基本指令和SFC顺序控制指令。在学习这些内容的基础上，读者可以再进行更深层次的学习。
由于编著者的时间和水平有限，书中难免有不妥之处，恳请各位读者批评指正。

编著者

本书结合项目工程实践，详细介绍了FX5U PLC 的应用技术以及它在GX Works3 环境下的编程方法，主要内容包括：三菱FX5U 系列PLC 介绍、FX5U 的编程软件GX Works3、FX5U 的编程元件和编程指令、顺序控制功能图与步进梯形图、FX5U 系列PLC 与计算机的通信、三菱GOT2000 人机界面的编程、FX5U与变频器的联合控制、电气单元电路编程实例、自动控制装置编程实例、FX5U 的安全使用和故障诊断。本书内容实用，循序渐进，案例丰富，讲解细致，所有程序均经过仿真调试，方便读者学习使用。
本书适合电气工程师、自动化工程师、PLC 技术初学者等自学使用，也可以用作职业院校、培训学校相关专业的教材及参考书。

第1章 三菱FX5U 系列PLC 介绍 1
1.1 PLC 的优点 1
1.2 PLC 与继电器－接触器控制系统的区别 2
1.3 三菱FX5U 型PLC 的技术优势 3
1.4 FX5U 系列PLC 基本单元的概貌 5
1.4.1 基本单元内部的方框图 5
1.4.2 基本单元的工作原理 8
1.4.3 基本单元的性能和软元件 9
1.4.4 基本单元的外形和结构 11
1.4.5 基本单元的型号规格 14
1.5 FX5U 基本单元的接线端子16
1.5.1 AC 电源、DC 输入型的接线端子 16
1.5.2 DC 电源、DC 输入型的接线端子 19
1.6 FX5U 基本单元的接口电路22
1.6.1 FX5U 的输入接口电路22
1.6.2 FX5U 的输出接口电路25
1.7 FX5U 型PLC 的扩展模块27
1.7.1 带有内置电源的输入/输出模块27
1.7.2 扩展电缆型的输入/输出模块30
1.7.3 扩展连接器型的输入/输出模块33
1.7.4 FX5U 的其他扩展模块38
1.7.5 基本单元与扩展设备的连接39
1.8 FX5U 基本单元的电源容量41

第2章 FX5U 的编程软件GX Works3 43
2.1 编程软件GX Works3 简介43
2.2 GX Works3 的下载和安装44
2.2.1 编程软件GX Works3 的下载44
2.2.2 编程软件GX Works3 的安装45
2.3 GX Works3 的梯形图编辑环境47
2.3.1 新建FX5U 的设计工程47
2.3.2 梯形图的主菜单栏和工具条48
2.3.3 梯形图编辑界面的导航栏50
2.3.4 梯形图的部件选择窗口52
2.4 在GX Works3 中打开其他格式的文件53
2.5 FX5U 控制系统的程序设计56
2.5.1 编程的前期准备工作56
2.5.2 在编程软件中进行模块配置57
2.5.3 进行CPU 各项参数的设置59
2.5.4 进行程序设计的步骤59
2.5.5 梯形图程序文件的规划60
2.5.6 FX5U 程序的调试 61
2.5.7 梯形图的个性化设计 61
2.6 GX Works3 环境中的编程实例63
2.6.1 仓库卷闸门控制原理63
2.6.2 I/O 地址分配和PLC 选型、接线64
2.6.3 在编程软件中创建PLC 新工程65
2.6.4 为软元件添加注释65
2.6.5 梯形图的编辑和转换66
2.6.6 在梯形图中添加声明、注解68
2.7 用标签编辑梯形图70
2.8 编辑梯形图的其他问题72
2.9 GX Works3 编辑环境中的模拟调试73
2.10 设计文件的保存、查找、打印76

第3章 FX5U 的编程元件和编程指令 79
3.1 FX5U 的编程语言79
3.1.1 梯形图语言（LD） 79
3.1.2 结构化文本语言（ST）80
3.1.3 顺序功能图语言（SFC） 82
3.1.4 功能块图/梯形图语言（FBD/LD）82
3.1.5 程序块的划分83
3.2 FX5U 的编程软元件84
3.2.1 输入继电器（X） 84
3.2.2 输出继电器（Y） 85
3.2.3 各种内部继电器85
3.2.4 定时器（T、ST） 86
3.2.5 计数器（C、LC）87
3.2.6 各种寄存器87
3.2.7 模块访问软元件、嵌套、指针88
3.2.8 常数和字符串89
3.3 FX5U 的编程指令90
3.3.1 触点指令90
3.3.2 合并指令93
3.3.3 输出指令97
3.3.4 主控指令 103
3.3.5 步进指令 104
3.3.6 其他常用指令 105
3.4 使用基本指令时的一些问题 108

第4章 顺序控制功能图与步进梯形图 109
4.1 顺序控制功能图的概貌 109
4.1.1 顺序控制功能图的相关概念 109
4.1.2 顺序控制功能图的基本结构 110
4.1.3 GX Works3 中的SFC 程序语言 112
4.1.4 步进继电器和特殊继电器 113
4.2 SFC 功能图的实例——送料小车 114
4.2.1 送料小车的控制要求 114
4.2.2 编辑送料小车的SFC 功能图 116
4.2.3 SFC 功能图中的内置梯形图 120
4.2.4 SFC 功能图的特点 124
4.3 启动-保持-停止方式的顺序控制梯形图 124
4.4 SET 和RST 指令的顺序控制梯形图 126
4.5 步进指令的顺序控制梯形图 128
4.5.1 编辑步进梯形图的要求 129
4.5.2 步进梯形图的形式 129
4.6 选择系列的顺序控制 131
4.7 并行系列的顺序控制 138

第5章 FX5U 系列PLC 与计算机的通信 148
5.1 通信的基本概念 148
5.2 以太网方式的通信 149
5.2.1 以太网通信在FX5U 中的应用 149
5.2.2 以太网电缆直接连接方式 149
5.2.3 以太网电缆通过集线器连接方式 151
5.3 RS-232C 和RS-485 方式的通信 154
5.3.1 RS-232C 和RS-485 通信的原理 154
5.3.2 通过RS-232C 端口的通信 154
5.3.3 简易PLC 之间的连接通信 155
5.3.4 FX5U 与变频器的通信 155
5.3.5 RS-485 与以太网的转换 157
5.4 向FX5U 中写入PLC 程序 158
5.5 从FX5U 中读取PLC 程序 160
5.6 PLC 程序在运行中的监视 161

第6章 三菱GOT2000 人机界面的编程 166
6.1 三菱GOT2000 人机界面简介 166
6.1.1 三菱人机界面简述 166
6.1.2 三菱人机界面的主要功能 167
6.1.3 编程软件GT Works3 的下载和安装 167
6.2 创建GT Designer3 的工程文件 169
6.3 GT Designer3 的编程界面 170
6.3.1 GT Designer3（GOT2000）中的工具条 171
6.3.2 编程界面中的其他内容 173
6.4 GT Designer3（GOT2000）中的画面编程 174
6.5 画面程序的写入和读取 176
6.6 在GT Simulator3 中进行仿真 178

第7章 FX5U 与变频器的联合控制 181
7.1 变频器的控制功能 181
7.2 三菱E700 型变频器简介 182
7.2.1 E700 型变频器的主要特征 182
7.2.2 E700 型变频器的接线端子 183
7.3 E700 型变频器的面板和设置流程 185
7.4 E700 型变频器的基本调速电路 187
7.5 FX5U 与E700 联合的3 段速控制 188
7.6 FX5U 与E700 联合的纺纱机控制 190

第8章 电气单元电路编程实例 195
8.1 定时电路 195
8.1.1 瞬时接通、延时断开电路 195
8.1.2 延时接通、延时断开电路 196
8.1.3 两台设备间隔定时启动电路 198
8.1.4 长达2h 的延时电路 200
8.1.5 定时器与计数器联合电路 201
8.2 电动机控制中的单元电路 203
8.2.1 启动-保持-停止电路 203
8.2.2 带有点动的启动-保持-停止电路 205
8.2.3 电动机正反转控制电路 207
8.2.4 置位-复位指令的正反转控制电路 209
8.2.5 行程开关控制的自动循环电路 210
8.2.6 星-三角降压启动电路 212
8.2.7 绕线电动机串联电阻启动电路 215
8.2.8 异步电动机三速控制电路 217

第9章 自动控制装置编程实例 221
9.1 皮带输送机顺序控制装置 221
9.2 两台水泵交替运转装置 224
9.3 C6140 车床PLC 改造装置 226
9.4 加热炉自动送料装置 229
9.5 工业机械手搬运工件装置 234
9.6 注塑成型生产线控制装置 239
9.7 舞台三色灯光控制装置 246
9.8 知识竞赛抢答装置 249
9.9 公园喷泉控制装置 251
9.10 交通信号灯控制装置 254
9.11 饮水机温度自动控制装置 258

第10章 FX5U 的安全使用和故障诊断 262
10.1 安装和接线中的安全问题 262
10.2 使用FX5U 的安全措施 264
10.3 FX5U 型PLC 的定期检查 265
10.4 FX5U 型PLC 的故障分布 266
10.5 通过面板指示灯诊断故障 266
10.6 通过特殊继电器诊断故障 269
10.7 通过故障代码诊断故障 269
10.8 FX5U 型PLC 故障诊断实例 270
10.8.1 硬件故障诊断实例 270
10.8.2 软件故障诊断实例 280

参考文献 288