1.2　FX2N系列PLC

FX2N PLC是FX2系列PLC的取代产品。FX2N比FX2小50%，价格比FX2下降20%。FX2N系列PLC主机为FX2N-16、32、48、64、80和128六个型号，可扩展256点，在运算速度、功能和程序容量上比FX2有较大提升。FX2N有多种功能模块可供选用，有新型的机能扩展板，通信能力大大提高，适合更多用户。

1.2.1　FX2N系列PLC模块

（1）概况

FX2N的用户存储器容量可扩展到16K，FX2N的I/O点数最大可扩展到256点。FX2N有多种模拟量输入输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、位置控制模块、RS232C/RS422/RS485串行通信模块或功能扩展板、模拟定时器扩展板等。使用这些特殊功能模块和功能扩展板，可以实现模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。

FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。

FX2N有128种功能指令，具有中断输入处理、修改输入滤波器常数、数学运算、浮点数运算、数据检索、数据排序、PID运算、开平方、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、ASCⅡ码输出、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令。FX2N内装实时钟，有时钟数据的比较、加减、读出/写入指令，可用于时间控制。FX2N还有矩阵输入、10键输入、16键输入、数字开关、方向开关、7段显示器扫描显示等方便指令。

（2）FX2N系列PLC型号的说明

FX2N系列PLC型号的说明如图1-1所示。

其中，系列总称中还有FX0、FX2、FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2NC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。

输出形式：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-48MR-D表示FX2N系列，48个I/O点基本单元，继电器输出，使用直流电源，24V直流输出型。

（3）FX2N系列PLC硬件

FX2N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。

①基本单元　FX2N系列是FX家族中很常用的PLC系列。FX2N基本单元有16点、32点、48点、64点、80点、128点，共6种，FX2N基本单元的每个单元都可以通过I/O扩展单元扩充到256个I/O点。FX2N基本单以通过I/O扩展单元扩充到256个I/O点。FX2N基本单元又可分为：AC供电、DC输入型，DC供电、DC输入型，AC供电、AC输入型，共三种。其中，AC供电、DC输入型基本单元有17个规格，见表1-4。

DC供电、DC输入型基本单元有10个规格的产品，见表1-5。

AC供电、AC输入型基本单元有4个规格的产品，见表1-6。

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，可实现过程控制和位置控制。有RS232C、RS422、RS485等多种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。

②扩展单元　FX2N系列的扩展单元见表1-7。FX2N系列的扩展模块见表1-8。

注：FX2N-48ER-D的模块供电电源是DC 24V，而其他的模块供电电源是AC 100～240V。

FX2N系列还有其他模块，如模拟量输入模块（如FX2N-4AD）、模拟量输出模块（如FX2N-2DA）、PID过程控制模块（如FX2N-2LC）、定位控制模块（如定位控制器FX2N-10GM）、通信模块（如通信扩展板FX2N-232-BD和通信扩展板FX2N-485-BD）和高速计数模块（如FX2N-1HC）等。

1.2.2　FX2N系列PLC内部继电器和继电器编号

PLC是以微处理器为核心的电子设备，使用时可将它看成是由继电器、定时器、计数器等器件构成的组合体。而PLC与继电器接触控制的根本区别在于PLC采用的是软器件，用程序来实现各器件之间的连接。在上述器件中，无论是固体器件，还是“软继电器”（或称内部继电器），都必须用编号予以识别。同时，由于PLC采用软件编程逻辑，诸如计数器、定时器、辅助继电器，都可用“软继电器”取代。

（1）输入继电器X（X0～X177）

FX2N系列PLC输入继电器采用八进制地址编号，其编号为X0～X7、X10～X17、X20～X27、…、X170～X177，共128点，输入响应时间为10ms。输入继电器示意图如图1-2所示。

输入继电器是PLC接收来自外部开关信号的“窗口”。输入继电器与PLC的输入端子相连，并带有许多常开和常闭触点供编程时使用。输入继电器只能由外部信号驱动，不能被程序指令驱动。

（2）输出继电器Y（Y0～Y177）

FX2N系列PLC输出继电器也是采用八进制地址编号，其编号为Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27、…、Y170～Y177，共128点。除输入输出继电器外，后续的各种软继电器的编号都是按十进制编号。输出继电器示意图如图1-3所示。

（3）辅助继电器M

PLC内部有很多辅助继电器，它们不能直接驱动外围设备，它可由PLC中各种继电器的触点驱动，其作用与继电接触器控制的中间继电器相似，用于状态暂存、辅助位移运算及特殊功能等。每个辅助继电器带有若干对常开和常闭触点，供编程使用。PLC内部辅助继电器一般有如下三种类型。

①通用型辅助继电器　FX2N系列PLC内部的通用型辅助继电器M0～M499（按十进制编号）共500点。

②保持辅助继电器　FX2N系列PLC内部保持辅助继电器M500～M3071（按十进制编号）共2572点。当PLC电源中断时，由于有后备锂电池保持供电，所以保持辅助继电器能够保持它们原来的状态，即具有掉电保持功能。这就是保持辅助继电器可用于要求保持断电前状态那种场合的原因所在。

③特殊辅助继电器　FX2N系列PLC有M8000～M8255共256点。这256个辅助继电器都有特殊功能，有时也称为专用辅助继电器。

a. M8000运行监视继电器。当PLC运行时，M8000自动处于接通状态，当PLC停止运行时，M8000处于断开状态，如图1-4（a）所示。因此可利用M8000的触点经输出继电器Y，在外部显示程序是否运行，达到运行监视的目的。

b. M8002初始化脉冲继电器。当PLC开始投入运行时，M8002就接通，自动发出宽度为一个扫描周期的单脉冲，如图1-4（b）所示。M8002常用作计数器、保持辅助继电器和数据寄存器等的初始化信号，即开机清零信号。

c. M8012产生100ms时钟脉冲发生器。M8012产生周期为100ms的时钟脉冲，如图1-4（c）所示。可用于驱动计数器或数据寄存器，以便执行监视定时器功能。也可以和计数器联用，起到定时器的作用。

d. M8005电池电压下降指示。如果PLC中供电电池电压下降，M8005接通，并可以经输出继电器使外部指示灯亮。

e. M8034禁止输出继电器。一旦M8034继电器接通，则全部输出继电器Y的输出自动断开，但这不会影响PLC内部程序的执行。常用于PLC控制系统发生故障时切断输出，而保持PLC内部程序正常执行，这有利于系统故障的检查和排除。

FX2N系列PLC共有256个特殊辅助继电器，其功能较多，读者可参看PLC产品手册。

（4）状态器S

状态器S是完成步进顺序控制的软继电器供编程使用。它可以作为构成状态转移图的重要器件，也可以作为辅助继电器使用。FX2N系列PLC共有1000点状态器。

①初始状态器，S0～S9共10点。

②一般状态器，S10～S499共490点。

③保持状态器，S500～S899共400点。

④报警状态器，S900～S999共100点。

（5）定时器T（T0～T255）

FX2N系列PLC共有256个定时器，相当于继电接触控制系统中的时间继电器，都是通电延时型的。它的地址编号为T0～T255，其中T0～T199（200点）、T250～T255（6点）计时单位为100ms，设定值范围是0.1～3276.7s；T200～T245（46点）计时单位为10ms，设定值范围是0.01～327.67s；T246～T249（4点）计时单位1ms，设定值范围是0.001～32.767s。按其工作方式的不同，可分为如下两种定时器。

①非积算定时器　在FX2N系列PLC中，非积算定时器有以下两种计时单位：计时单位为100ms（0.1s），地址号为T0～T199，共200个，时间设定值范围是0.1～3276.7s；计时单位为10ms（0.01s），地址号为T200～T245，共46个，时间设定值范围是0.01～327.67s。

定时器应用时，都要设置一个十进制常数的时间设定值。在程序中，凡数字前面加有符号“K”的常数都表示十进制常数。定时器线圈通电被驱动后，就开始对时钟脉冲数进行累计，达到设定值时就输出，其所属的输出触点就动作，如图1-5所示。当定时器断开或断电时，定时器会立即停止定时计数并清零复位。

现以图1-6所示的非积算定时器动作时序图为例说明其动作过程：当X1接通时，非积算定时器T1线圈被驱动，T1的当前值对100ms脉冲进行加法累积计数，该值与设定值K20进行实时比较，当两值相等（100ms×20=2s）时，T1的输出触点接通，输出继电器Y1为ON；当输入条件X1断开或发生断电时，定时器立即停止定时并清零复位。从图1-6中可以看出，当X1第一次接通后没有达到T1的设定值X1就断开了，所以T1的当前值立即清零，当X1第二次接通后，定时器又开始定时计数，定时器的当前值与设定值相等时，T1的输出常开触点闭合使Y1为ON，一旦X1为OFF时，定时器T1立即清零复位，当前值为零，输出继电器Y1为OFF。

②积算定时器　1ms积算定时器：T246～T249共4个，时间设定值范围是0.001～32.767s。100ms积算定时器：T250～T255共6个，时间设定值范围是0.1～3276.7s。

积算定时器输入接通时，定时器线圈被驱动，定时器当前值的计数器开始脉冲累积计数，该值不断与定时器设定值进行比较，两值相等时，积算定时器的输出触点动作。积算定时器与上述非积算定时器的区别在于积算定时器定时计数中途，即使定时器的输入断开或断电，定时器线圈失电，它的定时计数当前值也能够保持。积算定时器再次接通或复电时，定时计数继续进行，直到累计延时到等于设定值时，积算定时器的输出触点就动作。现以图1-7所示的积算定时器动作时序图为例说明其动作过程。

当X0接通时，积算定时器T251线圈被驱动，T251的当前值对100ms脉冲进行加法累积计数，该值不断与设定值K243进行比较，两值相等时，T251触点动作接通，输出继电器Y1为ON。计数器中途即使X0断开或断电，T251线圈失电，当前值也能保持。输入X0再次接通或复电时，定时计数继续进行，直到累计延时到100ms×243=24.3s，T251触点才输出动作。任何时刻只要复位信号X1接通，定时器与输出触点立即复位。这种积算定时器进行延时输出控制时，最大误差为两个扫描周期的时间。

（6）计数器C（C0～C255）

FX2N系列PLC有256个计数器。按它们的工作特点和计数方式可分两种计数器：一种是对内部继电器信号进行计数的计数器，称为信号计数器；另一种是提供高速计数功能的高速计数器。

①内部信号计数器　对内部继电器X、Y、M、S和T的信号进行计数的计数器称为信号计数器。为保证信号计数的准确性，要求对内部继电器的通断时间应比PLC的扫描周期长。内部信号计数器按工作方式可分为下面两种。

a.16位单向加法计数器。C0～C99共100点，计数范围是0～32767，是通用型16位加法计数器；C100～C199共100点，计数范围是0～32767，是掉电保持型16位加法计数器。

计数器应用时，都要用一个十进制常数作设定值，即计数器的设定值前面也要加符号“K”。计数器线圈每被驱动1次，计数器的当前值就增加1，在当前值等于设定值时，计数器触点就动作。计数器动作后，即使计数输入仍在继续，但计数器已不再计数，保持在设定值上，直到使用RST指令复位清零。图1-8是16位单向加法计数器动作过程。特殊辅助继电器M8013的触点以1s的频率作周期性振荡，产生1s的时钟脉冲。M8013每发出1个脉冲，C0的当前值就加1，当计数器C0的当前值与设定值K5相等时，C0的常开触点闭合，输出继电器Y0为ON。当复位输入X1接通时，执行RST指令，计数器复位，当前值为0，其C0输出常开触点变为断开，输出继电器Y0为OFF。

计数器的设定值除用常数K设定外，也可以用指定的数据存储器来设定，这需要用到数据传输MOV指令。

b. 32位双向加/减计数器。C200～C219共20点，双向加/减计数器；C220～C234共15点，32位双向加/减计数器。

通用型32位双向加/减计数器计数范围为-2147483648～+2147483647。

掉电保持型32位双向加/减计数器计数范围为-2147483648～+2147483647。

32位双向加/减计数器的设定值的设定方法如下：采用十进制常数K在上述设定值范围内直接设定；指定某两个地址号紧连在一起的数据寄存器D的内容为设定值的间接设定。

图1-9表示32位双向加/减计数器的动作过程。其中X10为计数方向设定信号（控制特殊内部辅助继电器M8200的ON与OFF），X11为计数器复位信号，X12为计数器输入信号。若计数器从-2147483648起再进行减计数，当前值就变成+2147483647，同样从+2147483647再加上当前值就变成-2147483648，称之为循环计数。

②高速计数器　FX2N系列PLC内有21个高速计数器，可分为如下4种类型：C235～C240共6个，为1相无启动/复位端子高速计数器；C241～C245共5个，为1相带启动/复位端子高速计数器；C246～C250共5个，为1相双向输入高速计数器；C251～C255共5个，为2相输入（A-B型）高速计数器。

高速计数器信号可从X0～X5共6个端子输入，每一个端子只能作为一个高速计数器的输入，所以最多只能有6个高速计数器同时工作。高速计数器的最高计数频率会受到输入响应速度和高速计数器的处理速度的限制。由于高速计数器采用中断方式操作，所以计数器用得越少，计数频率会越高。

（7）数据寄存器D

PLC内提供许多数据寄存器，供数据传送、数据比较、数字运算等操作使用。每个数据寄存器都有16位（最高位为符号位），两个数据寄存器串联使用可存储32位数据。FX2N系列PLC有如下集中数据寄存器。

①D0～D199共200点，为通用数据寄存器。一般这类数据寄存器存入的数据不会改变，而当PLC状态由运行（RUN）变为停止（STOP）时，数据也全部清零。如果将特殊辅助继电器M8033置1，PLC由RUN变为STOP时，通用数据寄存器D0～D199中的数据可以保持。

②D200～D7999共7800点，为掉电保持数据寄存器。其中D200～D511共312点，为掉电保持一般用途型。D512～D7999共7488点，为掉电保持专用型。这类数据寄存器只要不改写，数据不会丢失，无论电源接通与否或PLC运行与否都不会改变它的内容。如果用PLC外围设备的参数设定，可以改变D200～D511的掉电保持性，而专用型想改为一般用途时，可在程序启动时采用RST或ZRST指令进行清零。

D1000～D7999掉电保持型数据寄存器可以作为文件寄存器。文件寄存器是存放大量数据的专用数据寄存器，用以生成用户数据区。例如存放采集数据、统计计算数据、多组控制参数等。D1000～D7999一部分设定为文件寄存器时，剩余部分仍作为掉电保持型数据存储器使用。

当PLC运行时，可以用BMOV指令将文件寄存器的数据读到通用数据寄存器中，但不能用指令将数据写入文件寄存器。

③D8000～D8255共256点，为特殊数据寄存器。这类数据寄存器用于PLC内部各种继电器的运行监视。电源接通时，先将寄存器清零，然后写入初始值。未定义的特殊数据寄存器，用户不能使用。

（8）变址寄存器V/Z

V/Z变址寄存器是一种特殊用途的数据寄存器，用于改变器件的地址编号（变址）。V与Z都是16位数据寄存器，如需要32位数操作时，可将V、Z串联使用，规定Z为低16位，V为高16位。

（9）常数继电器K/H

常数继电器K/H中，K是十进制常数继电器，只能存放十进制常数；H是十六进制常数继电器，只能存放十六进制常数。常数继电器作为一种软器件，无论在程序中或在内部存储器中都占有一定的存储空间。

（10）指针P/I

指针有如下两种类型。

①P0～P63共64点，为分支指令用指针。作为一种标号，其作用是指定跳转指令CJ或子程序调用指令CALL等分支指令的跳转目标，它在用户程序和用户存储器中是占有一定空间的。

②10××～18××共9点，为中断用指针。

a.输入中断格式。其输入中断格式如图1-10所示。

例如，1001为输入X0从OFF→ON变化（上升沿中断）时，执行由该指针作为标号1001后面的中断程序，并根据IRET指令返回主程序。

b.定时器中断格式。其定时器中断格式如图1-11所示。

例如，1610为每隔10ms就执行标号为1610后面的中断程序，并根据IRET指令返回主程序。

1.2.3　FX2N系列PLC模块的接线

FX2N系列的接线端子（以FX2N-32MT为例）一般上下两排交错分布，如图1-12所示。这样排列方便接线，接线时一般先接下面一排（对于输入端，先接X0、X2、X4、X6……接线端子，后接X1、X3、X5、X7……接线端子）。在图1-12中，“1”处的三个接线端子是基本模块的交流电源接线端子，其中L接交流电源的火线，N接交流电源的零线，“”接交流电源的地线；“2”处的COM是输入端子的公共端，同时，当输入端接传感器时，COM也与传感器供电的直流电的0V相连；“3”处的24+是基本模块输出的DC 24V电源的+24V，这个电源可供传感器使用，也可供扩展模块使用，但通常不建议使用此电源；“4”处的接线端子是数字量输入接线端子，通常与按钮、开关量的传感器相连；“5”处的COM1是第一组输出端的公共接线端子，这个公共接线端子是输出点Y0、Y1、Y2、Y3的公共接线端子。“6”处是输出点Y0、Y1、Y2、Y3。很明显“7”处的粗线将第一组输出点和第二组输出点分开。

FX2N系列PLC的输入端是NPN输入，也就是低电平有效，当输入端与数字量传感器相连时，只能使用NPN型传感器，而不能使用PNP型传感器，FX2N的输入端在连接按钮时，并不需要外接电源，这些都有别于西门子的PLC。FX2N系列PLC的输入端的接线示例如图1-13所示。

FX系列PLC的输入端和PLC的供电电源很近，特别是使用交流电源时，要注意不要把交流电误接入信号端子。

【例1-1】　有一台FX2N-32MR，输入端有一只三线NPN接近开关和一只二线NPN式接近开关，应如何接线？

【解】　对于FX2N-32MR，公共端接电源的负极。而对于三线NPN接近开关，只要将其正负极分别与电源的正负极相连，将信号线与PLC的“X1”相连即可；而对于二线NPN接近开关，只要将电源的负极分别与其蓝色线相连，将信号线（棕色线）与PLC的“X0”相连即可（图1-14）。

FX2N系列PLC的输出形式有三种：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。继电器型输出用得比较多，输出端可以连接直流或者交流电源，无极性之分，但交流电源不超过220V，FX2N系列PLC的继电器型输出端的接线示例如图1-15所示。

晶体管输出只有NPN输出一种形式，也就是低电平输出（西门子PLC多为PNP型输出），用于输出频率高的场合，通常，相同点数的三菱PLC，晶体管输出形式要比继电器输出形式贵一点。晶体管输出的PLC的输出端只能使用直流电源，而且公共端子和电源的0V接在一起，FX2N系列PLC的晶体管型输出端的接线示例如图1-16所示。

晶闸管输出的PLC的输出端只能使用交流电源，FX2N系列PLC的晶闸管型输出端的接线示例如图1-17所示。

【例1-2】　有一台FX2N-32MR，控制一只线圈电压24V DC的电磁阀和一只线圈电压220V AC电磁阀，输出端应如何接线？

【解】　因为两个电磁阀的线圈电压不同，而且有直流和交流两种电压，所以，如果不经过转换，只能用继电器输出的PLC，而且两个电磁阀分别在两个组中。其接线如图1-18所示。

【例1-3】　有一台FX2N-32M，控制两台步进电动机和一台三相异步电动机的启停，三相电动机的启停由一只接触器控制，接触器的线圈电压为220V AC，输出端应如何接线（步进电动机部分的接线可以省略）？

【解】　因为要控制两台步进电动机，所以要选用晶体管输出的PLC，而且必须用Y0和Y1作为输出高速脉冲点控制步进电动机。但接触器的线圈电压为220V AC，所以电路要经过转换，增加中间继电器KA，其接线如图1-19所示。

FX2N系列PLC输入端或输出端接线如图1-20所示，这是FX2N-32MT完整的输入输出接线图。