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2.3.2 PLC控制系统的组成

当FX 3U PLC的基本单元与扩展选件组成PLC控制系统时,必须遵守一定的规则。当系统组成后要对下面三点规则进行对比核算,满足规则所列条件,系统才能投入运行。这三点规则是:输入/输出(I/O)点数的限制、特殊功能模块与适配器扩展的限制,以及电流消耗与电源容量的核算。现分别叙述如下。

1.输入/输出(I/O)点数的限制

当由PLC基本单元组成控制系统时,其I/O的点数有一定的限制。例如,FXN 1N 系列合计点数不能超过 128 点,FX 2N 系列合计点数不能超过 256 点。因此,当根据要求组成系统后,必须对其I/O点数进行核算,核算的目的是不能超过规定的限制,否则必须对系统组成推倒重来。

FX 3U 系列的I/O点数的限制比较复杂,有多种情况限制,核算时都不能超过。

(1)基本单元+扩展单元/模块时的I/O合计点数的限制。

该限制有输入点数的限制、输出点数的限制和合计点数的限制,如图 2.3-1 所示。

上述点数的核算包括空置点数在内。如扩展模块FX 2N -8ER,其实际使用点数为 8 点,但应按 16 点(输入 8 点,输出 8 点)计入,其中 8 点为空置点数。

图 2.3-1 I/O合计点数的限制

(2)基本单元+扩展单元/模块+适配器+特殊功能单元/模块,合计I/O点数的限制。

这是一种最常用系统的组成,在这个系统内,适配器不占用系统的点数,但特殊功能单元/模块占用系统的点数。每一台特殊功能单元/模块占用 8 点(计入输入、输出均可),最多占用 64 点。系统的合计点数必须不大于 256 点,如图 2.3-2 所示。但对FX 2N -1RM来说,可以在系统的最后端连接 3 台,就算连接了 3 台,也只按 1 台的数量计入 8 点。

图 2.3-2 系统I/O合计点数的限制

(3)当特殊功能模块里含有CC-Link主站时,除计算CC-Link主站所占用的 8 点外,还必须把CC-Link所连接的远程I/O站的I/O点数计入。对FX 2N -64CL-M主站,按其实际连接的远程I/O站点数计入,而对FX 2N -16CCL-M主站来说,其所连接的远程I/O站不管I/O点数多少,一律按每个远程I/O站为 32 点计入。上诉各种I/O的点数合计必须不大于 384 点。同时,对FX 2N -16CCL-M主站所连接的远程I/O站的合计点数不能超过 224 点。

综上所述,I/O点数的限制可用图 2.3-3 说明。

图 2.3-3 I/O点数的限制总说明图示

远程I/0点数因网络种类而异,CC-Link最大224点以下,AS一i最大248点以下。

下面通过一个实例对PLC控制系统I/O合计点数的核算进行说明。

例 1 】 如图 2.3-4 所示为由FX 3U -48MR/ES组成的PLC控制系统,根据要求对其I/O点数进行核算,判断系统在I/O合计是否满足要求。

图 2.3-4 【例 1】图

先根据系统组成将基本单元、扩展单元/模块、特殊功能模块/单元和适配器所占用的I/O点数列成表 2.3-4。

表 2.3-4 FX 3U 系统组成所占用的I/O点数

下面进行各项I/O点的合计。

1)基本单元+扩展单元/模块I/O点数合计

输入点:24+16+16=56<248

输出点:24+16+16=56<248

I/O点合计:56+56=112<256

2)基本单元+扩展单元/模块+特殊单元/模块I/O点数合计

48+64+5×8+16=168<256

3)FX2N-16CCL-M主站远程I/O点的合计

1×32=32<224

4)系统总的I/O点数合计

48+64+5×8+16+32=200<384

该PLC系统的I/O点数的各项合计均没有超出规定的限制。

2.特殊功能模块及适配器的扩展

1)扩展的限制

FX 3U PLC对扩展板、特殊适配器和特殊功能单元/模块的扩展台数分别有限制,如图 2.3-5 所示。

*2.使用FX 3u 一CNV一BD以外的功能扩展板时最多9台,可以连接的通信设备为(通信适配器数量+功能扩展板2台)。

*3.使用FX 3u -CNV-BD以外的功能扩展板或卡特殊适配器时最多1台,需要比其他适配器更靠近基本单元测侧进行连接。

*4.FX 3u 一CNV一BD以外的功能扩展板以及通信特殊适配器共使用2台时,不能连接,同时使用模拟量、通信适配器时,需要FX 3u -BD型功能扩展板。

图 2.3-5 扩展板,特殊适配器和特殊功能单元/模块的扩展台数限制

在正常情况下,基本单元右侧的扩展选件是通过自带数据线与基本单元相连接的,但如果电气柜的尺寸不能在一层放下所有扩展选件时,必须使用专用的扩展电缆。FX 3U PLC所组成的系统规定在一个系统中只能使用一根扩展延长电缆。根据延长的扩展选件不同,所使用的电缆型号也不同。

图 2.3-6 的延长选件为I/O扩展单元时应用的延长电缆型号。图 2.3-17 为延长选件为I/O扩展模块和特殊功能模块时应用的延长电缆型号。图 2.3-18 为延长选件为FX 2N -10GM/FX 2N 20GM时的延长电缆型号。

图 2.3-6延长电缆型号一

图 2.3-7延长电缆型号二

图 2.3-8 延长电缆型号三

2)特殊适配器系统构成限制事项

(1)使用高速输入/输出适配器场合。

仅使用高速输入/输出适配器时,即使不与功能扩展板组合也可以使用,如图 2.3-9所示。

图 2.3-9 高速输入/输出适配器场合

(2)使用模拟量/通信特殊适配器的场合。

模拟量/通信特殊适配器需要与功能扩展板组合使用,如图 2.3-10 所示。

图 2.3-10 模拟量/通信特殊适配器的场合

通信特殊适配器与功能扩展板(FX 3U -CNV-BD除外)组合使用时,只可以使用 1 台,如图 2.3-11 所示。

图 2.3-11 通信特殊适配器与功能扩展板组合的场合

(3)同时使用高速输入/输出/模拟量/通信适配器的场合。

特殊适配器的连接顺序是将高速输入/输出适配器从基本单元的左边第 1 台开始顺序连接,不能连接在模拟量/通信适配器的后面,如图 2.3-12 所示。

图 2.3-12 高速输入/输出/模拟量/通信适配器的场合

3.电源容量与电流消耗的核算

FX 3U 的基本单元、扩展单元都内置有DC5V和DC24V的直流电源,这些电源均可对外提供一定容量的电流,它们主要是向扩展模块、特殊功能模块和特殊适配器等扩展选件提供电源。此外,FX 3U 还可利用专用的扩展电源对上述扩展选件提供电源。基本单元、扩展单元和扩展电源的内置电源容量见表 2.3-5。

表 2.3-5 基本单元、扩展单元、扩展电源内置电源容量

DC5V电源主要对特殊功能模块和特殊适配器供电,DC24V电源主要对基本单元,扩展模块输入端口供电。如果系统的组成利用基本单元向扩展选件供电的内置电源容量大于扩展选件所消耗的电流容量时,则不需要增加扩展单元来提供电源容量。反之就需要增加扩展单元来提供电源容量。一个系统中,如果同时有基本单元和扩展单元,其各自提供电源的范围是有规定的。基本单元只能向其两边的扩展选件提供电源,而扩展单元只能向其后连接的扩展选件供电,如图 2.3-13 所示。

图 2.3-13 内置电源供电

FX 3U PLC系统的各个扩展模块、特殊功能模块、特殊适配器和功能扩展板在运行时所消耗的电流见表 2.3-6、表 2.3-7 和表 2.3-8。

表 2.3-6 FX 3U PLC扩展模块消耗电源

表 2.3-7 FX 3U PLC特殊适配器/显示模块消耗电流

表 2.3-8 FX 3U PLC特殊功能单元/模块消耗电流

PLC系统电源容量与电流消耗的核算就是指对基本单元和扩展单元所提供的电源容量够不够其所连接的扩展选件的电流消耗,具体核算方法就是对DC5V和DC24V供电分别进行如下计算。

电源容量-电流消耗≥0,

如果电源容量大于电流消耗,表示系统组成可行。多余的电流容量则可用于外部负载(如有源开关)的电源使用。如果计算结果是电源容量小于电流消耗,则说明该系统组成必须推倒重来,重新选择扩展选件,补充扩展单元,增加电源供给。

当一个系统中有基本单元和扩展单元时,要分别对基本单元和扩展单元进行电源容量和电流消耗的核算,两者都能满足电流消耗时,系统才能成立。

现举例说明电源容量与电流消耗核算的过程。

例 2 】 如图 2.3-14 所示为由FX3U-48MR/ES组成的PLC控制系统,试对其电源容量与电流消耗进行核算,判断系统组成是否满足要求。

根据系统组成将基本单元提供的电源容量和各个扩展选件所消耗的电流列成表 2.3-9。

图 2.3-14 【例 2】图

表 2.3-9 电源容量和消耗电流列表

由表中合计项进行核算:

计算结果说明:不论DC5V还是DC25 的电源容量都不能满足扩展选件电流消耗的需求,因此,必须对系统重新设计,在保证I/O点数和其余扩展选件不变的情况下,增加扩展单元以保证电源供给。

重新设计的系统组成如图 2.3-15 所示。

图 2.3-15 重新设计的系统组成图

与原来系统相比,增加了一台扩展单元FX 2N -32ER,去掉了二台扩展模块FX 2N -16EX和FX 2N -16EYR,这样,系统的I/O点数仍然保持变,不需要重新进行输入/输出点数合计核算。

同样,将系统的基本单元和扩展单元电源容量的核算分开列写,如表 2.3-10 所示。

表 2.3-10 电源容量和消耗电流列表

对基本单元电源容量进行核算如下:

对扩展单元的电源容量进行核算:

核算结果基本单元和扩展单元容量均在允许范围内,因此,这个系统是可行的。

【试试,你行的】

(1)PLC系统组成后,要对哪些规则进行核算?

(2)对基本单元+扩展单元/模块的限制:输入点数小于等于( )点,输出点数小于等于( )点,I/O合计点数小于( )点。

(3)对含有基本单元,扩展单元/模块和/特殊单元/模块的PLC系统来说,其I/O点数小于等于( )点。

(4)每一个特殊功能单元/模块占用多少I/O点?是计入输入点还是输出点?

(5)基本单元和扩展单元的内置电源有几种?其主要是向谁提供电源?什么情况下需要增加外置电源提供电源容量?

(6)电源容量的核算内容是什么?

(7)如图P2.3-1 所示为某PLC系统配置组成,试进行

① I/O点数的核算。

② 特殊功能模块及适配器核算。

③ 内置电源容量的核算。

图P2.3-1 pFKhHUA9ABtgUoI+Lc0UoujXycJkIKCuQmUWsS5kf5ib9mXgT/isZ3B6gPmtzRkV

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