三菱FX5U PLC编程从入门到精通

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本书采用实例引导的学习方式，从PLC的编程基础出发，全面系统地介绍三菱FX5U 系列PLC的编程和应用。全书分两个部分，部分为基础入门篇，主要介绍PLC基础，FX5U PLC的硬件和接线，GX Works3编程软件的使用，FX5U PLC的编程语言、编程方法及调试；第二部分为应用精通篇，主要介绍FX5U PLC的通信及其应用，FX5U PLC在运动控制中的应用，FX5U PLC的PID 功能及其应用、高速计数器功能及其应用，以及工程应用案例。

本书内容丰富，重点突出，注重实用性，几乎每章中都配有大量实用的例题，便于读者模仿学习，且大部分实例都有详细的软硬件配置、原理图和程序。同时，对于重点及复杂内容本书还配有100 多个微课视频，配合文字讲解，满足读者的学习需求。

本书可供从事PLC编程与应用的技术人员学习使用，也可以作为大中专院校机电类、信息类专业的教材。

第1篇  基础入门篇

第1章　可编程控制器（PLC）基础  2

1.1 概述  2

1.1.1　PLC的发展历史  2

1.1.2　PLC的主要特点  3

1.1.3　PLC的应用范围  4

1.1.4　PLC的分类与性能指标  4

1.1.5　PLC与继电器系统的比较  5

1.1.6　PLC与微机的比较  6

1.1.7　PLC的发展趋势  6

1.1.8　PLC在我国的应用情况  7

1.2 PLC的结构和工作原理  7

1.2.1　PLC的硬件组成  7

1.2.2　PLC的工作原理  11

1.2.3　PLC的立即输入、输出功能  12

1.3 PLC外围常用低压电器  13

1.3.1　PLC输入端常用低压电器  13

1.3.2　PLC输出端常用低压电器  22

1.3.3　PLC常用低压保护电器  27

1.3.4　PLC用其他低压电器  35

1.4 传感器和变送器  36

1.5 隔离器  38

1.6 数制和编码  39

1.6.1　数制  39

1.6.2　数制的转换  39

1.6.3　编码  41

第2章　三菱FX5U PLC的硬件  44

2.1 三菱PLC简介  44

2.1.1　三菱PLC系列  44

2.1.2　三菱iQ-F系列的特点  45

2.2 三菱iQ-F系列PLC产品介绍  46

2.3 三菱iQ-F系列CPU模块及其接线  48

2.3.1　三菱iQ-F系列CPU模块介绍  48

2.3.2　三菱FX5U CPU模块的技术性能  50

2.3.3　三菱FX5U CPU模块的接线  53

2.3.4　三菱FX5UC CPU模块的接线  57

2.4 三菱FX5U PLC的扩展模块及其接线  59

2.4.1　常用的扩展模块简介  59

2.4.2　常用电源内置输入输出模块的接线  62

2.4.3　三菱FX5U PLC扩展模块（无内置电源）及其接线  65

2.5 三菱FX5U PLC的扩展适配器及其接线  67

2.5.1　扩展适配器简介  67

2.5.2　扩展适配器的接线  67

2.6 三菱FX5U PLC的通信模块及其接线  70

2.6.1　通信模块简介  70

2.6.2　通信模块的接线  70

2.7 使用三菱FX3系列（以及之前）PLC模块及其接线  72

2.7.1　三菱FX3模拟量输入模块（A/D）  73

2.7.2　三菱FX3模拟量输出模块（D/A）  76

2.8 三菱FX5U PLC的系统构成  78

2.8.1　系统构成上的规则  79

2.8.2　系统上的编号和分配  83

第3章　编程软件GX Works3应用  84

3.1 GX Works3编程软件的安装  84

3.1.1　GX Works3编程软件的概述  84

3.1.2　GX Works3编程软件的安装  86

3.1.3　GX Works3编程软件的卸载  90

3.2 GX Works3编程软件  93

3.2.1　GX Works3编程软件工作界面的打开  93

3.2.2　创建新工程  94

3.2.3　保存工程  95

3.2.4　打开工程  96

3.2.5　程序的输入方法  97

3.2.6　连线的输入和删除  99

3.2.7　注释  100

3.2.8　程序的复制、修改与清除  104

3.2.9　软元件搜索与替换  107

3.2.10　常开常闭触点互换  109

3.2.11　程序转换  110

3.2.12　程序检查  110

3.2.13　程序的下载和上传  111

3.2.14　远程操作（RUN/STOP） 114

3.2.15　在线监视  115

3.2.16　设置密码  115

3.2.17　仿真  117

3.3 模块的配置  119

3.4 用GX Works3建立一个完整的工程  120

第4章　三菱FX5U PLC的指令及其应用  128

4.1 三菱FX5U PLC的编程基础  128

4.1.1　编程语言简介  128

4.1.2　三菱FX5U PLC内部软元件  130

4.1.3　存储区的寻址方式  143

4.2 三菱FX5U PLC的基本指令  143

4.2.1　触点指令  144

4.2.2　脉冲式触点指令（LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF） 146

4.2.3　上升沿、下降沿输出（PLS、PLF）  146

4.2.4　置位与复位指令（SET、RST、ZRST）  148

4.2.5　逻辑运算取反和位软元件输出取反指令（INV、FF、ALT） 149

4.2.6　定时器和计数器  151

4.2.7　移位指令和旋转指令  153

4.2.8　比较指令  154

4.2.9　数据传送指令  157

4.2.10　算术运算指令  160

4.2.11　逻辑运算指令（WAND、WOR、WXOR） 162

4.2.12　位处理指令  163

4.2.13　数据转换指令  165

4.3 基本指令应用  168

4.3.1　单键启停控制（乒乓控制）  168

4.3.2　取代特殊继电器的梯形图  169

4.3.3　电动机的控制  171

4.3.4　基本指令综合应用  175

4.4 三菱FX5U PLC的应用指令  179

4.4.1　指针分支指令（CJ、CJP） 179

4.4.2　循环指令（FOR、NEXT）  180

4.4.3　字符串处理指令  180

4.4.4　实数指令  182

4.4.5　脉冲系统指令  184

4.4.6　校验码  185

4.4.7　模块访问指令  187

4.5 功能指令应用实例  188

4.6 三菱FX5U PLC的模拟量模块/适配器及其应用  189

4.6.1　三菱FX5U的CPU模块内置模拟量功能  189

4.6.2　FX5-4AD-ADP适配器  192

4.6.3　FX5-4DA-ADP适配器  194

4.7 三菱FX5U PLC的子程序及其应用  196

4.8 三菱FX5U PLC的中断及其应用  196

第5章　PLC的编程方法及调试  201

5.1 功能图  201

5.1.1　功能图的画法  201

5.1.2　梯形图的编程原则和禁忌  206

5.1.3　步进指令  208

5.2 编程方法  210

5.2.1　经验设计法  210

5.2.2　功能图设计法  211

5.2.3　功能图设计法实例  211

5.3 三菱FX5U PLC的标签及其应用  220

5.3.1　标签介绍  220

5.3.2　标签的应用  222

5.4 三菱FX5U PLC的功能、功能块及其应用  225

5.4.1　三菱FX5U PLC的功能及其应用  225

5.4.2　三菱FX5U PLC的功能块及其应用  228

5.5 三菱FX5U PLC的调试和故障诊断  231

5.5.1　三菱FX5U PLC的调试  231

5.5.2　三菱FX5U PLC的故障诊断  233

第2篇  应用精通篇

第6章　三菱FX5U PLC的通信及其应用  236

6.1 通信基础知识  236

6.1.1　通信的基本概念  236

6.1.2　PLC网络的术语解释  238

6.1.3　OSI参考模型  239

6.2 现场总线概述  241

6.2.1　现场总线的概念  241

6.2.2　主流现场总线的简介  241

6.2.3　现场总线的特点  242

6.2.4　现场总线的现状  242

6.2.5　现场总线的发展  242

6.3 三菱FX5U PLC的简易PLC间链接及其应用  243

6.3.1　功能概要  243

6.3.2　系统构成  244

6.3.3　FX5U PLC的简易PLC间链接应用案例  244

6.4 三菱FX5U PLC与西门子S7-200 SMART的无顺序通信功能及其应用  247

6.4.1　无顺序通信功能基础  247

6.4.2　三菱FX5U PLC与西门子S7-200 SMART PLC之间的无顺序通信案例  248

6.5 三菱FX5U PLC与变频器的通信及其应用  252

6.5.1　变频器通信简介  252

6.5.2　三菱FX5U PLC与变频器通信的应用案例  253

6.6 三菱FX5U PLC与条形扫码器的MODBUS通信及其应用  258

6.6.1　MODBUS通信简介  258

6.6.2　三菱FX5U PLC与条形扫码器的MODBUS通信应用案例  258

6.7 三菱FX5U PLC的CC-Link通信及其应用  262

6.7.1　CC-Link通信介绍  262

6.7.2　三菱FX5U PLC的CC-Link通信应用案例  263

6.8 三菱FX5U PLC的远程维护与诊断及其应用  270

6.8.1　远程维护与诊断介绍  270

6.8.2　三菱FX5U PLC的远程维护与诊断应用案例  271

第7章　三菱FX5U PLC在运动控制中的应用  275

7.1 三菱伺服系统  275

7.1.1　三菱伺服系统简介  275

7.1.2　三菱MR-J4伺服系统接线  276

7.1.3　三菱伺服系统常用参数介绍  283

7.1.4　用操作单元设置三菱伺服系统参数  287

7.1.5　用MR Configurator2软件设置三菱伺服系统参数  290

7.2 三菱MR-J4伺服系统工程应用  291

7.2.1　伺服系统的工作模式  291

7.2.2　三菱FX5U运动控制相关指令  291

7.2.3　三菱FX5U对MR-J4伺服系统的位置控制  301

7.2.4　三菱FX5U对MR-J4伺服系统的速度控制  304

7.2.5　三菱FX5U对MR-J4伺服系统的转矩控制  307

第8章　三菱FX5U PLC的PID功能及其应用  310

8.1 PID控制简介  310

8.1.1　PID控制原理简介  310

8.1.2　PID控制的算法  312

8.2 用三菱FX5U PLC对电炉进行温度控制  315

8.3 PID控制器的参数整定  320

第9章　三菱FX5U PLC高速计数器功能及其应用  323

9.1 三菱FX5U PLC高速计数器的简介  323

9.2 三菱FX5U PLC高速计数器的指令  328

9.3 三菱FX5U PLC高速计数器的应用  333

第10章　三菱FX5U PLC工程应用  338

10.1 送料小车自动往复运动的PLC控制  338

10.2 刨床的PLC控制  341

10.3 剪切机的PLC控制  344

10.4 自动分拣系统的PLC控制  349

参考文献  355

随着计算机技术的发展，以可编程控制器（PLC）、变频器、伺服驱动系统和计算机通信等技术为主体的新型电气控制系统已经逐渐取代传统的继电器控制系统，并广泛应用于各个行业。其中，西门子、三菱PLC、变频器、触摸屏及伺服驱动系统具有卓越的性能，且有很高的性价比，因此在工控市场占有非常大的份额，应用十分广泛。笔者之前出过一系列西门子及三菱PLC 方面的图书，内容全面实用，深受读者欢迎，并被很多学校选为教材。近年来，由于工控技术不断发展，产品更新换代，性能得到了进一步提升，为了更好地满足读者学习新技术的需求，我们组织编写了这套全新的“老向讲工控”丛书。

本套丛书主要包括三菱FX3U PLC、FX5U PLC、iQ-R PLC、MR-J4/JE 伺服系统，西门子S7-1200 /1500 PLC、SINAMICS V90 伺服系统等内容，总结了笔者十余年的教学经验及工程实践经验，将更丰富、更实用的内容呈现给大家，希望能帮助读者全面掌握PLC 的编程及应用。

丛书采用较多的小例子引领读者入门，让读者读完入门部分后，能完成简单的工程。应用部分精选工程实际案例，供读者模仿学习，提高读者解决实际问题的能力。本丛书具有以下特点。

（1）内容全面，知识系统。既适合初学者全面掌握PLC 编程，也适合有一定基础的读者结合实例深入学习PLC 工程应用。

（2）实例引导学习。大部分知识点采用实例讲解，便于读者举一反三，快速掌握编程技巧及应用。

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本书为《三菱FX5U PLC 编程从入门到精通》。近十年来，三菱FX 系列PLC 进行了更新换代，例如FX2N 基本模块已经停产，取而代之是FX3 系列PLC，2015 年三菱又推出FX5系列PLC，基于技术更新和读者诉求，我们联合相关企业人员，共同编写了本书。本书内容新颖、先进、实用，并配套视频资源，使读者快速学会FX5U PLC 的编程和应用。

本书分2篇共10章。第1篇为基础入门篇，主要介绍PLC 基础，FX5U PLC 的硬件和接线，GX Works3 编程软件的使用，FX5U PLC 的编程语言、编程方法及调试；第2篇为应用精通篇，主要介绍FX5U PLC 的通信及其应用，FX5U PLC 在运动控制中的应用，FX5U PLC 的PID 控制及工程应用案例。

本书由无锡职业技术学院向晓汉任主编，其中第1章由无锡雪浪环境有限公司刘摇摇编写；第2、7～9章由龙丽编写；第3～6 章由向晓汉编写；第10章由无锡雪浪环境有限公司王飞飞编写，本书由无锡职业技术学院林伟任主审。

由于水平有限，不妥之处在所难免，敬请读者批评指正，笔者将万分感激！

编者