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三菱公司为了满足各行各业不同的控制需求推出了多种系列型号的PLC，如Q系列、AnS系列、QnA系列、A系列和FX系列等。
三菱PLC的硬件系统主要由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能模块组成，如图2-1所示。
图2-1 三菱PLC的硬件系统
划重点
1 三菱PLC的基本单元
三菱PLC的基本单元是PLC的控制核心，也称主单元，主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口及电源等构成，是PLC硬件系统中的必选单元。下面以三菱FX系列PLC为例介绍硬件系统的结构组成。
图2-2为三菱FX系列PLC的基本单元，也称PLC的主机或CPU部分，属于集成型小型单元式PLC，具有完整的性能和通信功能。常见三菱FX系列PLC的产品主要有FX 1N 、FN 2N 和FN 3U 等系列。
图2-2 三菱FX系列PLC的基本单元
划重点
① 三菱FX 1N 系列PLC是一种功能强大的普及型PLC，具有扩展输入/输出、模拟量控制和通信、链接等功能，广泛应用于一般的顺序控制系统中。
② 三菱FX 3U 系列PLC属于第三代PLC，基本性能大幅提升，基本单元采用晶体管输出型，内置定位功能，增加新的定位指令，使定位功能更加强大，使用更加方便。
③ 三菱FX 2N 系列PLC具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，多应用于工厂自动化设备中。
图2-3为三菱FX系列PLC基本单元的外部结构，主要由电源接口、输入/输出接口、PLC状态指示灯、输入/输出LED指示灯、扩展接口、外围设备接线插座、存储器和串行通信接口等构成。
图2-3 三菱FX系列PLC基本单元的外部结构
① 电源接口和输入/输出接口
电源接口包括L端、N端和接地端，用于为PLC供电；输入接口通常使用X0、X1等进行标识；输出接口通常使用Y0、Y1等进行标识。
图2-4为三菱FX系列PLC基本单元的电源接口和输入/输出接口。
图2-4 三菱FX系列PLC基本单元的电源接口和输入/输出接口
② LED指示灯
图2-5为三菱FX系列PLC基本单元的LED指示灯。
图2-5 三菱FX系列PLC基本单元的LED指示灯
LED指示灯包括PLC状态指示灯、输入LED指示灯和输出LED指示灯三部分。
③ 通信接口
PLC与计算机、外围设备、其他PLC之间需要通过共同约定的通信协议和通信方式由通信接口实现信息交换。
图2-6为三菱FX系列PLC基本单元的通信接口。
图2-6 三菱FX系列PLC基本单元的通信接口
划重点
① RS-232通信接口安装在FX 2N -232-BD通信扩展板上，采用串行方式，常用于距离较近、通信速率要求不高的场合。
② RS-485通信接口安装在FX 2N -485-BD通信扩展板上，采用两根传输线完成接收和发送任务，常用于联网通信。
③ RS-422通信接口安装在FX 2N -422-BD通信扩展板上，采用差动发送、差动接收方式，常用于距离较远、通信速率高、抗共模干扰的场合。
④ 内部结构
三菱FX系列PLC基本单元的内部结构如图2-7所示。
图2-7 三菱FX系列PLC基本单元的内部结构
划重点
在通常情况下，三菱FX系列PLC基本单元的内部主要是由CPU电路板、输入/输出接口电路板和电源电路板构成的。
图2-8为三菱FX系列PLC基本单元的CPU电路板。PU电路板用于完成PLC的运算、存储和控制功能。
图2-8 三菱FX系列PLC基本单元的CPU电路板
图2-8 三菱FX系列PLC基本单元内部的CPU电路板（续）
图2-9为三菱FX系列PLC基本单元的电源电路板。电源电路板用于为PLC内部各电路提供所需的工作电压。
图2-9 三菱FX系列PLC基本单元的电源电路板
图2-10为三菱FX系列PLC基本单元的输入/输出接口电路板。输入/输出接口电路板用于PLC输入、输出信号的处理。
图2-10 三菱FX系列PLC基本单元的输入/输出接口电路板
不同系列、不同型号的PLC具有不同的规格参数。图2-11为三菱FX 2N 系列PLC基本单元的类型、I/O点数和性能参数。
图2-11 三菱FX 2N 系列PLC基本单元的类型、I/O点数和性能参数
三菱FX系列PLC基本单元的正面标识有PLC的型号，型号中的每个字母或数字都有不同的含义。图2-12为三菱FX 2N 系列PLC型号中各字母或数字所表示的含义。
图2-12 三菱FX 2N 系列PLC型号中各字母或数字所表示的含义
① 系列名称：如FX 0 、 2 、 1S 、 1N 、 2N 、 2NC 、 3U 等。
② I/O点数：PLC输入/输出的总点数，为10～256。
③ 基本单元：M代表PLC的基本单元。
④ 输出形式：R为继电器输出，有触点，可带交/直流负载；T为晶体管输出，无触点，可带直流负载；S为晶闸管输出，无触点，可带交流负载。
⑤ 特殊品种：D为直流电源，表示直流输出；A为交流电源，表示交流输入或交流输出模块；H为大电流输出扩展模块；V为立式端子排的扩展模块；C为接插口I/O方式；F表示输出滤波时间常数为1ms的扩展模块。
划重点
在三菱FX系列PLC型号标识中，若特殊品种一项无标识，则默认为交流电源、直流输入、横式端子排、标准输出。
2 三菱PLC的扩展单元
图2-13为三菱PLC扩展单元的实物图。
图2-13 三菱PLC扩展单元的实物图
划重点
扩展单元是用于增加PLC的I/O点数及供电电流的装置，内部设有电源，无CPU，需要与基本单元同时使用，当扩展组合总供电电流不足时，需在PLC硬件系统中增设扩展单元进行供电电流的扩展。
三菱PLC的扩展单元是一个独立的扩展设备，通常连接在PLC基本单元的扩展接口或扩展插槽上。
三菱PLC扩展单元型号命名规则如图2-14所示。
图2-14 三菱PLC扩展单元型号命名规则
划重点
图2-14中，字母E表示该产品为扩展单元。
多说两句！
不同系列三菱PLC的扩展单元类型不同，见表2-1。三菱FX 2N 系列PLC的扩展单元主要有6种。根据输出类型的不同，6种扩展单元可分为继电器输出和晶体管输出两大类。
表2-1 三菱FX 2N 系列PLC的扩展单元及I/O点数、相关参数
3 三菱PLC的扩展模块
三菱PLC的扩展模块是用于增加PLC的I/O点数及改变I/O比例的装置，内部无电源和CPU，需要与基本单元配合使用，由基本单元或扩展单元供电，如图2-15所示。
图2-15 三菱PLC扩展模块的连接及实物图
划重点
基本单元与扩展模块配合使用，通过扩展接口或扩展插槽连接，由基本单元通过数据线为扩展模块供电。
图2-15 三菱PLC扩展模块的连接及实物图（续）
不同系列三菱PLC扩展模块的类型不同，见表2-2。三菱FX 2N 系列PLC的扩展模块主要有3种类型，分别为FX 2N -16EX、FX 2N -16EYT、FX 2N -16EYR。
表2-2 不同系列三菱PLC扩展模块的类型
4 三菱PLC的特殊功能模块
三菱PLC的特殊功能模块是PLC的一种专用扩展模块，如模拟量I/O模块、通信扩展模块、温度控制模块、定位控制模块、高速计数模块、热电偶温度传感器输入模块、凸轮控制模块等。
模拟量I/O模块包含模拟量输入模块和模拟量输出模块。图2-16为三菱PLC模拟量I/O模块的实物图。
图2-16 三菱PLC模拟量I/O模块的实物图
划重点
① 模拟量输入模块也称A/D模块，可将连续变化的模拟输入信号转换为PLC内部所需的数字信号。
划重点
② 模拟量输出模块也称D/A模块，可将PLC运算处理后的数字信号转换为外部设备所需的模拟信号。
图2-16 三菱PLC模拟量I/O模块的实物图（续）
图2-17为三菱PLC模拟量I/O模块的工作流程。
图2-17 三菱PLC模拟量I/O模块的工作流程
多说两句！
在图2-17中，生产过程连续变化的模拟信号（如压力、温度、流量等）送入模拟量输入模块中，经循环多路开关后进行A/D转换，再经缓冲区BFM为PLC提供一定位数的数字信号；PLC将接收到的数字信号根据预先编写好的程序进行运算处理，并将运算处理后的数字信号输入模拟量输出模块中，经缓冲区BFM后进行D/A转换，为生产设备提供一定的模拟控制信号。
在三菱PLC模拟量输入模块的内部，直流24V电源经DC/DC转换器转换为±15V和5V开关电源，为模拟量输入模块提供所需的工作电压，同时模拟量输入模块接收由CPU发送来的控制信号，经光电耦合器后控制循环多路开关闭合，通道CH1（或CH2、CH3、CH4）输入的模拟量信号经循环多路开关后进行A/D转换，再经光电耦合器后为CPU提供一定位数的数字信号。
图2-18为三菱PLC模拟量输入模块的内部方框图。
图2-18 三菱PLC模拟量输入模块的内部方框图
表2-3为三菱FX 2N -4AD模拟量输入模块的基本参数及相关性能指标。
表2-3 三菱FX 2N -4AD模拟量输入模块的基本参数及相关性能指标
图2-19为三菱PLC高速计数模块的实物图。
图2-19 三菱PLC高速计数模块的实物图
划重点
高速计数模块主要用于对PLC控制系统中的脉冲个数进行计数，在PLC基本单元内一般设置有高速计数器，当工业应用中超过内部计数器的工作频率时，需在PLC硬件系统中配置高速计数模块。
划重点
当所控制的机械设备要求定位控制时，需在PLC系统中加入定位控制模块，如通过脉冲输出模块FX 2N -1PG和定位控制模块FX 2N -10GM等实现机械设备的一点或多点的定位控制。
图2-20为三菱PLC的脉冲输出模块和定位控制模块。
图2-20 三菱PLC的脉冲输出模块和定位控制模块
图2-21为三菱PLC的其他特殊功能模块。
图2-21 三菱PLC的其他特殊功能模块