三菱FX5U PLC编程从入门到综合实战

PLC 作为一种工业控制计算机，适合各种复杂机械、自动生产线的控制场合执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令。三菱公司推出了多款不同类型的小型PLC，如FX3U系列和FX5U系列，其中FX5U 是FX3U 系列产品的升级版，不仅全面提升硬件性能，也全新导入GX Works3 软件编程环境，更加适合新一代控制系统。FX5U 在定时器、计数器的方面增加了IEC 61131-3 标准的函数类型，配以GOT 触摸屏，可以实现联合仿真。在流程控制中，FX5U PLC 支持步进STL 指令，按照先驱动、再转移的方式进行编程，极大地方便了具有选择分支和并行分支的程序。FX5U 内置的模拟量为2 个输入和1 个输出，能够处理数字剪辑功能、比例缩放功能、移位功能等复杂流程控制。除此之外，FX5U 还能通过两种方式进行模拟量信号扩展，一种是输出模块，另外一种是扩展适配器，以符合生产现场具有热电偶等更多种类、更多数量的模拟量要求。变频器、步进与伺服控制系统广泛应用于设备的调速和定位控制，采用FX5U PLC可以精确控制，最终使之成为工业控制装置家族中重要的角色。
全书从初学者的角度出发，对PLC 工程技术人员需要掌握的基础知识和应用做了全面的介绍，力求内容实用，语言通俗易懂，希望帮助读者夯实基础，提高技能。本书共8 章。第1 章介绍了FX5U 的编程软元件、FX5U CPU 模块的分类与功能等FX5U PLC 的基础知识，并采用GX Works3 编程软件对FX5U 进行编程。第2 章主要介绍了FX5U PLC 编程基础，包括位逻辑编程与数据定义、定时器及应用、计数器及应用。第3 章以FX5U PLC 与GOT 触摸屏的通信与编程展开，介绍了触摸屏的工作原理和使用方法，用GT Designer3 进行触摸屏编程以及三菱触摸屏与PLC 的联合仿真。第4 章主要介绍了基本数据指令、步进梯形图指令、程序控制指令等主要指令系统。第5 章介绍了FX5U PLC 的模拟量编程，包括内置模拟量、模拟量模块和PID 控制编程。第6、7 章介绍三菱PLC 控制变频器和步进与伺服电动机的调速、定位控制。第8 章是综合应用案例介绍，包括基于三菱PLC 的工频/ 变频切换、温度PID 自动调谐控制、基于RS485 的6 台变频器同步控制、基于总线的4 轴伺服控制等。
本书由浙江工商职业技术学院李方园副教授编写。编写过程中，得到了三菱公司、杭州壮盈自动化机电设备有限公司、宁波市自动化学会等相关人员的帮助，他们提供了很多的典型案例和维护经验，在此致谢。

编著者 

本书全面系统地讲解了三菱FX5U PLC 的基础知识和应用技能。全书共8 章，具体内容包括三菱FX5U PLC 的基础知识、编程基础、与GOT 触摸屏的通信与编程、指令系统、模拟量编程，三菱PLC 控制变频器、控制步进与伺服以及综合应用案例。
本书内容深入浅出，语言通俗易懂，通过对39 个案例的详细讲解，帮助读者边学边用。同时，本书在重要知识点还配有讲解视频，读者扫描二维码即可观看相关视频，更高效地掌握本书内容。
本书可供学习PLC 的工程技术人员使用，也可供高职院校相关专业的师生学习参考。

第1章 三菱FX5U PLC 基础知识 1
1.1　三菱FX5U PLC 入门 2
1.1.1　PLC 概述 2
1.1.2　FX5U 的编程软元件 4
1.1.3　PLC 的梯形图编程 7
1.1.4　FX5U CPU 模块的分类与功能 8
1.2　采用GX Works3 编程软件对FX5U 进行编程 9
1.2.1　概述9
1.2.2　GX Works3 的安装与软件界面 10
1.2.3　用GX Works3 来完成一个PLC 控制案例 13
1.2.4　CPU 模块出现故障的处理 23
1.2.5　FX5U 输入的两种方式 26

第2章 FX5U PLC 编程基础　28
2.1　位逻辑编程与数据定义 29
2.1.1　常用位逻辑指令 29
2.1.2　PLC 位逻辑编程实例 30
2.1.3　系统软元件 32
2.1.4　数据定义 33
2.2　定时器及应用 33
2.2.1　定时器软元件T/ST 及其时序图 33
2.2.2　定时器函数类型 37
2.3　计数器及应用 51
2.3.1　计数器软元件C/LC 51
2.3.2　计数器函数类型 53
2.3.3　计数器函数应用实例 58

第3章 FX5U PLC 与GOT 触摸屏的通信与编程　60
3.1　触摸屏入门 61
3.1.1　触摸屏的工作原理 61
3.1.2　触摸屏的使用方法 62
3.2　用GT Designer3 进行触摸屏编程 63
3.2.1　三菱触摸屏组态软件GT Designer3 63
3.2.2　三菱触摸屏GS2107-WTBD 及程序下载 65
3.3　三菱触摸屏与PLC 的联合仿真 89
3.3.1　电动机控制仿真实例 89
3.3.2　步序控制实例 94

第4章 FX5U PLC 的指令系统　97
4.1　基本数据指令 98
4.1.1　算术运算 98
4.1.2　逻辑运算指令 108
4.1.3　位处理指令 109
4.1.4　比较指令 112
4.1.5　数据传送指令 115
4.1.6　旋转指令 117
4.2　步进梯形图指令 118
4.2.1　步进梯形图开始和结束 118
4.2.2　步进STL 编程实例 119
4.3　程序控制指令 121
4.3.1　跳转指令 121
4.3.2　FOR-NEXT 循环指令 121
4.3.3　CALL 子程序调用 122
4.3.4　程序控制编程实例 123

第5章 FX5U PLC 的模拟量编程 126
5.1　三菱PLC 内置模拟量 127
5.1.1　概述 127
5.1.2　内置模拟量输入输出定义 127
5.1.3　模拟量输入输出接线 128
5.1.4　模拟量输入工作原理与参数设置 129
5.1.5　模拟量输出工作原理与参数设置 134
5.1.6　内置模拟量应用实例 138
5.2　模拟量模块 144
5.2.1　模拟量模块的扩展 144
5.2.2　FX5-4AD 模块 145
5.2.3　FX5-4DA 模块 149
5.3　PID 控制编程 152
5.3.1　PID 控制定义 152
5.3.2　FX5U 的PID 指令 153
5.3.3　PID 控制校准过程 157
5.3.4　PID 控制编程实例 158

第6章 三菱PLC 控制变频器　165
6.1　PLC 控制通用变频器的硬件结构 166
6.1.1　PLC 与变频器之间的开关量连接 166
6.1.2　PLC 与变频器之间的模拟量连接 166
6.1.3　PLC 与变频器之间的串口通信连接 167
6.2　PLC 通过开关量与模拟量控制变频器 169
6.2.1　三菱PLC 与三菱变频器之间的信号连接 169
6.2.2　PLC 控制变频器实例 171
6.3　PLC 通过通信控制变频器 177
6.3.1　变频器通信硬件电路与指令 177
6.3.2　FX5U 与变频器之间的通信控制实例 180
6.4　FX5U 与变频器之间的MODBUS 通信控制 185
6.4.1　MODBUS 通信概述 185
6.4.2　MODBUS 通信控制实例 187

第7章 三菱PLC 控制步进与伺服 191
7.1　步进控制 192
7.1.1　步进电动机概述 192
7.1.2　步进电动机的选型与应用特点 193
7.1.3　FX5U PLC 实现定位控制的基础 196
7.1.4　PLC 控制步进电动机的主要指令 198
7.1.5　步进电动机实例应用 203
7.2　通用伺服控制 212
7.2.1　伺服控制系统组成原理 212
7.2.2　伺服电动机的原理与结构 213
7.2.3　伺服驱动器的结构 214
7.2.4　伺服电动机的位置控制和速度控制 216

第8章 综合应用案例　226
8.1　基于三菱PLC 的工频/ 变频切换 227
8.1.1　背景介绍与案例要求 227
8.1.2　实施步骤 227
8.2　温度PID 自动调谐控制 229
8.2.1　背景介绍与案例要求 229
8.2.2　实施步骤 230
8.3　基于RS485 的6 台变频器同步控制 234
8.3.1　背景介绍与案例要求 234
8.3.2　实施步骤 234
8.4　基于总线的4 轴伺服控制 241
8.4.1　背景介绍与案例要求 241
8.4.2　实施步骤 242