三菱FX5U PLC编程指令应用详解

本书详细地讲解了三菱FX5U PLC的常用基本指令和功能指令，并结合工程实践列举了许多经典的应用实例。
全书内容主要包括：三菱FX5U PLC的硬件结构；编程软件GX Works3；FX5U PLC的编程语言和编程元件；基本指令解析与经典应用实例；功能指令解析与经典应用实例；步进梯形图指令与顺序控制；综合应用工程实例。全书内容翔实，案例丰富，讲述细致，循序渐进，便于读者学习和运用。
本书可供自动化工程师、PLC技术初学者等学习使用，也可以用作高等院校相关专业的教材或参考书。

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本书从初学者的角度出发，以新型的三菱FX5U PLC为例，详细介绍了PLC编程指令的用法。本书具有如下特点：
1.内容全面，快速入门。三菱FX系列PLC非常适合初学者入门使用，本书不仅介绍了PLC的基础知识（硬件结构+软件开发环境），还全面覆盖了PLC编程常用的基本指令和功能指令，帮助读者快速掌握PLC指令应用技巧。
2.案例丰富，实用性强。书中介绍的每个指令，都辅以实操案例讲解，还有PLC与变频器、组态软件的综合案例，并且所有案例程序均通过仿真和实际验证可行，方便读者学以致用。
3.双色图解，直观易懂。本书采用双色印刷、全程图解的形式，重难点突出标注，看图更加直观清晰，同时语言简洁，通俗易懂，便于读者理解。
4.赠送源文件，方便实践。书中涉及的案例源程序均提供全部程序源文件，读者可扫码下载使用，边学边实践。

近年来，国家提出要迎接数字化时代，激活数据要素和数据潜能，推动装备制造业向数字化转型、向智能化升级。PLC（可编程控制器）在其中发挥了举足轻重的作用。它在机械、化工、采矿、轻工、电力、建材、建筑、物流等各个领域的应用越来越广泛。PLC技术的推广、应用和普及，将强有力地推动数字化的实现。
三菱FX5U PLC是FX3U PLC的改造升级版，是三菱公司推出的新一代小型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、高速输出等功能。它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 PLC提供了全新的自动控制系统解决方案，具有符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化控制系统。
FX5U PLC的编程软件是GX Works3，这是一款新型编程软件，它支持以IEC为标准的主要程序语言。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。FX5U PLC的应用和GX Works3软件的编程，都是自动控制领域的工程师必须掌握的技能。
在当前高等院校电气自动化专业的实践教学中，很多采用三菱公司的产品作为教学载体。由于FX5U PLC是在近几年才上市，它的使用方法主要限于官方手册的介绍，讲解具体编程经验的参考书较少。没有PLC基础的读者，可能有畏难情绪；有PLC基础但没有接触过三菱FX5U PLC的读者，也可能感到无从下手。本书介绍了FX5U PLC的基础知识，以及在GX Works3环境下的编程方法、应用实例。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，就会成为使用FX5U PLC和GX Works3软件的行家里手。
全书内容通俗易懂，编程中以继电器控制电路为参照，引导读者走进FX5U PLC领域。为了便于阅读和理解，机型主要以FX5U PLC的基本单元为主，编程指令涉及基本指令、功能指令、步进梯形图指令。在学习这些内容的基础上，读者还可以再进行更深层次的学习。
由于编著者的水平有限，书中难免有不妥之处，恳请各位读者批评指正。

编著者

第1章 三菱FX5U PLC的硬件结构 001
1.1　三菱FX5U PLC的技术优势001
1.2　FX5U PLC基本单元的概貌003
1.2.1　基本单元内部的方框图003
1.2.2　基本单元的工作原理006
1.2.3　基本单元的性能和软元件007
1.2.4　基本单元的外形和结构009
1.2.5　基本单元的型号规格012
1.3　FX5U PLC基本单元的接线端子014
1.3.1　AC电源、DC输入型的接线端子014
1.3.2　DC电源、DC输入型的接线端子016
1.4　FX5U PLC基本单元的接口电路017
1.4.1　FX5U PLC的输入接口电路017
1.4.2　FX5U PLC的输出接口电路021
1.5　FX5U PLC的扩展模块022
1.5.1　带有内置电源的输入输出模块023
1.5.2　扩展电缆型的输入输出模块025
1.5.3　扩展连接器型的输入输出模块028
1.5.4　FX5U PLC的其他扩展模块033
1.5.5　基本单元与扩展设备的连接035
1.6　FX5U PLC基本单元的电源容量037

第2章 编程软件GX Works3 040
2.1　编程软件GX Works3简介040
2.2　编程软件GX Works3的下载和安装042
2.2.1　编程软件GX Works3的下载042
2.2.2　编程软件GX Works3的安装043
2.3　GX Works3的梯形图编辑环境045
2.3.1　新建FX5U PLC的设计工程046
2.3.2　梯形图的主菜单栏和工具条046
2.3.3　梯形图编辑界面的导航栏049
2.3.4　梯形图的部件选择窗口050
2.4　FX5U PLC控制系统的程序设计053
2.4.1　编程的前期准备工作053
2.4.2　在编程软件中进行模块配置054
2.4.3　进行CPU各项参数的设置056
2.4.4　进行程序设计的步骤056
2.4.5　梯形图程序文件的规划057
2.4.6　FX5U PLC程序的调试058
2.4.7　在梯形图中添加声明、注解059
2.4.8　在GX Works3中打开其他格式的文件060

第3章 FX5U PLC的编程语言和编程元件 065
3.1　FX5U PLC的编程语言065
3.1.1　梯形图语言（LD）.065
3.1.2　结构化文本语言（ST）067
3.1.3　顺序功能图语言（SFC）.069
3.1.4　功能块图/梯形图语言（FBD/LD）069
3.1.5　程序块的划分070
3.2　FX5U PLC的编程软元件070
3.2.1　输入继电器（X）071
3.2.2　输出继电器（Y）071
3.2.3　各种内部继电器072
3.2.4　定时器（T）、（ST）073
3.2.5　计数器（C）、（LC）073
3.2.6　各种寄存器074
3.2.7　模块访问软元件、嵌套、指针075
3.2.8　常数和字符串076
3.3　GX Works3环境中的编程实例076
3.3.1　仓库卷闸门控制原理076
3.3.2　I/O地址分配和PLC选型、接线077
3.3.3　在编程软件中创建PLC新工程078
3.3.4　为软元件添加注释078
3.3.5　梯形图的编程和转换079
3.4　梯形图编程的其他问题081
3.4.1　梯形图的个性化设计 081
3.4.2　用标签进行梯形图的编程083
3.4.3　搜索和替换086
3.4.4　设计文件的保存、查找、打印087
3.5　GX Works3编程环境中的模拟调试089
3.6　PLC程序在运行中的监视092
3.6.1　对整个梯形图进行监视093
3.6.2　对指定元件的状态进行监视095

第4章 基本指令解析与经典应用实例 098
4.1　触点指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI098
4.1.1　LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI指令解析098
4.1.2　经典应用实例——正反转自动循环电路099
4.2　定时器和计数器输出指令OUT T、OUT C102
4.2.1　定时器输出指令OUT T解析102
4.2.2　计数器输出指令OUT C解析103
4.2.3　经典应用实例1——两台设备间隔启动电路104
4.2.4　经典应用实例2——120min长延时电路105
4.2.5　经典应用实例3——定时器与计数器联合电路106
4.3　置位指令SET和复位指令RST108
4.3.1　置位指令SET解析108
4.3.2　复位指令RST解析108
4.3.3　经典应用实例——电动机正反转可逆控制109
4.4　加、减、乘、除四则算术运算指令112
4.4.1　加法和减法指令ADD（P）、SUB（P）解析112
4.4.2　乘法和除法指令MUL（P）、DIV（P）解析113
4.4.3　经典应用实例1——展厅人数限制装置114
4.4.4　经典应用实例2——用拨码开关进行四则运算115
4.5　数据传送指令MOV（P）116
4.5.1　数据传送指令MOV（P）解析116
4.5.2　经典应用实例——多只指示灯的控制118
4.6　BIN16位数据比较运算指令119
4.6.1　BIN16位数据比较运算指令解析120
4.6.2　经典应用实例——4台电动机间隔启动121
4.7　BIN16位数据比较输出指令CMP（P）123
4.7.1　比较输出指令CMP（P）解析123
4.7.2　经典应用实例——星-三角降压启动电路124
4.8　区间比较指令ZCP（P）126
4.8.1　区间比较指令ZCP（P）的解析126
4.8.2　采用区间比较指令ZCP的梯形图127
4.8.3　经典应用实例——道路照明灯时钟控制装置128
4.9　16位BIN数据递增/递减指令130
4.9.1　16位BIN数据递增指令INC（P）解析130
4.9.2　16位BIN数据递减指令DEC（P）解析130
4.9.3　经典应用实例——七挡功率调节装置131
4.10　BCD（P）码转换指令133
4.10.1　BCD（P）码转换指令解析133
4.10.2　经典应用实例——车位数量显示器136
4.11　七段解码指令SEGD（P）138
4.11.1　七段解码指令SEGD（P）解析138
4.11.2　显示0～9的七段数码管139
4.11.3　经典应用实例——5选手智能抢答器140

第5章 功能指令解析与经典应用实例 143
5.1　功能指令的基本要素143
5.1.1　功能指令的表达格式143
5.1.2　操作数中使用的软元件144
5.2　右移位和左移位指令SFTR（P）、SFTL（P）146
5.2.1　n位数据的n位右移位和左移位指令解析146
5.2.2　执行右移位和左移位指令的梯形图147
5.2.3　经典应用实例——8盏灯具的顺序控制148
5.3　子程序调用指令CALL（P）、返回指令SRET和主程序结束指令FEND150
5.3.1 子程序调用指令CALL（P）解析150
5.3.2　子程序返回指令SRET解析150
5.3.3　主程序结束指令FEND解析150
5.3.4　经典应用实例——进行数据传送151
5.4　指针分支指令CJ（P）152
5.4.1 指针分支指令CJ（P）解析152
5.4.2　经典应用实例——双电机运转的手动/自动选择153
5.5　中断指令EI、DI、IRET155
5.5.1　中断指令EI、DI、IRET解析156
5.5.2 测试两个中断指针编号的优先顺序157
5.5.3　经典应用实例1——采用中断指令的计数程序158
5.5.4　经典应用实例2——捕捉短时间脉冲信号158
5.6　运算指令E/（P）和转换指令INT2FLT（P）160
5.6.1　单精度实数除法运算指令E/（P）解析160
5.6.2　单精度实数转换指令INT2FLT（P）解析161
5.6.3　经典应用实例——饮水机温度自动控制装置162
5.7　高速计数器指令HIOEN（P）、DHCMOV（P）165
5.7.1　16位数据高速输入输出指令解析165
5.7.2　32位高速计数器当前值传送指令解析167
5.7.3　经典应用实例——编码器的高速计数和监视167
5.8　智能模块写入和读取指令TO（P）、FROM（P）171
5.8.1　模拟量输入模块FX3U-4AD172
5.8.2　智能模块写入指令TO（P）解析174
5.8.3　智能模块读取指令FROM（P）解析175
5.8.4　经典应用实例——管道压力的控制175
5.9　循环指令FOR和NEXT180
5.9.1　循环指令FOR和NEXT解析180
5.9.2　经典应用实例1——进行一级循环的求和运算180
5.9.3　经典应用实例2——两级循环嵌套的求和运算181
5.10　32位高速脉冲输出指令182
5.10.1 32位高速脉冲输出指令解析183
5.10.2 经典应用实例——步进电动机的速度控制183
5.10.3　速度控制中的人机界面编程187
5.10.4　速度控制中的梯形图编程189

第6章 步进梯形图指令与顺序控制 194
6.1　步进梯形图指令和编程特点194
6.1.1 步进梯形图指令的格式和软元件194
6.1.2　步进继电器和特殊步进继电器195
6.1.3　步进梯形图的编程特点196
6.2　FX5U PLC与顺序控制功能图196
6.2.1　顺序功能图的相关概念196
6.2.2 顺序功能图的基本结构197
6.3　GX Works3中的SFC程序语言199
6.4　广告牌三色灯光的步进控制200
6.5　SFC流程图的实例——送料小车203
6.5.1　送料小车的控制要求203
6.5.2　送料小车的SFC流程图206
6.5.3　SFC流程图中的内置梯形图209
6.5.4　SFC流程图的特点212
6.6　启-保-停方式的顺序控制梯形图212
6.7　SET和RST指令的顺序控制梯形图214
6.8　选择序列的SFC顺序控制216
6.9　并行序列的顺序控制223

第7章 综合应用工程实例 232
7.1　多级带输送机控制装置232
7.2　注水泵和抽水泵交替运转装置235
7.3　切削加工机床PLC改造装置237
7.4　电加热炉自动送料装置240
7.5　工业机械手搬运工件装置244
7.6　注塑成型生产线控制装置250
7.7　饮料自动售卖机控制装置257
7.8　知识竞赛抢答装置261
7.9　游乐园喷泉控制装置264
7.10　十字路口信号灯控制装置267
7.11　绕线电动机串联电阻启动电路270
7.12　异步电动机三速控制电路272

参考文献276