Конструктор логического контроллера FX2N-64MR-ES UL

Mitsubishi FX2N-64MR-ES/UL | MELSEC FX2N ПЛК Базовый модуль — 32 дискретных входа (24 В пост. тока) + 32 релейных выхода НЗ, 100–240 В перем. тока, ОЗУ 8K шагов, 0,08 мкс/шаг, сертифицировано UL, 220×90×87 мм

Обзор

Mitsubishi FX2N-64MR-ES/UL — это базовый модуль серии MELSEC FX2N с 64 релейными выходами — компактная ПЛК платформа второго поколения от Mitsubishi Electric, которая определила, каким должен быть производительный и при этом доступный контроллер машины, когда она была представлена в начале 2000-х годов.

В одном корпусе размером 220×90×87 мм интегрированы система ввода-вывода с 32 входами и 32 релейными выходами, полноценный процессор ПЛК и источник питания переменного тока — готовый к прямому подключению к датчикам и исполнительным механизмам без дополнительного оборудования для широкого спектра задач управления машинами.

FX2N представлял собой значительный шаг вперед по сравнению с предшественниками (FX0N, FX2) по скорости обработки и объему памяти, и он остается одной из самых распространенных ПЛК платформ в мире по установленному парку.

Заводы в Азии, Европе и Северной Америке до сих пор эксплуатируют тысячи машин, оснащенных FX2N, и обслуживание этих машин поддерживает постоянный спрос на FX2N-64MR-ES/UL на рынке запасных частей, несмотря на снятие с производства.

«MR» в обозначении детали указывает на вариант с релейными выходами — самый универсальный тип выхода в семействе FX2N. Релейные контакты коммутируют как нагрузки переменного, так и постоянного тока при напряжениях до 250 В переменного тока или 30 В постоянного тока, без ограничений транзисторных выходов, которые могут работать только с постоянным током или требуют отдельного рассмотрения источника питания для смешанных нагрузок переменного/постоянного тока.

Панель управления машиной с пилотными клапанами (24 В пост. тока), контакторами двигателей (катушки 230 В перем. тока) и сигнальными лампами (24 В пост. тока или 230 В перем. тока) может подключать все выходы напрямую к релейным контактам FX2N-64MR без промежуточных реле или преобразования напряжения.

Ключевые характеристики

32 релейных выхода — универсальность и совместимость с нагрузкой

Релейные выходы FX2N-64MR-ES/UL представляют собой механические контакты — физически раздельные проводники, которые замыкаются при подаче напряжения на катушку выходного реле ПЛК.

Это принципиально отличается от транзисторных выходов, которые являются твердотельными переключателями, ограниченными нагрузками постоянного тока в определенных диапазонах напряжения и тока.

Каждый релейный контакт FX2N-64MR рассчитан на 2 А при 250 В переменного тока (резистивная нагрузка). На практике в управлении машинами это охватывает:

Пилотные клапаны (24 В пост. тока, 100–300 мА): Пневматические и гидравлические клапаны в этом диапазоне тока подключаются напрямую к релейным выходам — промежуточное реле не требуется.

Катушки пускателей и контакторов (230 В перем. тока, 50–200 мА): Катушки пускателей для однофазных или трехфазных двигателей среднего размера подключаются напрямую через реле, при условии, что ток катушки находится в пределах допустимого значения контакта 2 А.

Сигнальные лампы (24 В пост. тока или 230 В перем. тока, 10–100 мА светодиодные или лампы накаливания): Оба уровня напряжения и оба типа нагрузки (резистивные и светодиодные, слегка емкостные) подключаются напрямую к релейным выходам.

Катушки реле для коммутации больших токов: Когда нагрузка превышает 2 А — большой контактор, значительный резистивный нагреватель — релейный выход FX2N управляет катушкой промежуточного реле (обычно 0,1–0,2 А при 24 В пост. тока), а контакты промежуточного реле с более высоким номиналом подключаются к мощной нагрузке.

Релейные контакты сгруппированы в общие выходы: группы выходов, имеющие общий вывод.

Такое группирование позволяет использовать разные уровни напряжения на разных группах выходов — одни выходы управляют нагрузками 230 В переменного тока, а другие — нагрузками 24 В постоянного тока, используя отдельные общие выводы.

8000 шагов ОЗУ — емкость программы и расширение памяти

Память программы ОЗУ объемом 8000 шагов является стандартной для FX2N-64MR-ES/UL.

«Шаг» в программировании MELSEC FX2N примерно соответствует одной инструкции лестничной диаграммы (контакт, катушка или прикладная инструкция). Типичная программа управления машиной для конвейерной системы с 20 последовательностями, 15 таймерами и 10 счетчиками занимает примерно 500–2000 шагов — что вполне укладывается в емкость 8000 шагов.

Для программ, приближающихся или превышающих 8000 шагов — сложных программ многоосевого позиционирования, программ с обширной обработкой данных или программ, интегрирующих несколько функций машины — опциональная кассета памяти (FX2N-EEPROM-8L или FX2N-ROM-E1) расширяет хранилище программы до 16000 шагов и обеспечивает энергонезависимое хранение (ОЗУ сохраняет программу при подаче питания, резервируемое батареей; кассета EEPROM сохраняет без резервного питания).

Память программы ОЗУ позволяет изменять программу на месте с помощью программного обеспечения Mitsubishi GX Developer или GX Works2 — программа загружается из ПЛК, редактируется и загружается обратно.

Программы с резервированием EEPROM требуют записи измененной программы в кассету, которая затем устанавливается в ПЛК.

Высокоскоростные счетчики — интеграция энкодера

FX2N-64MR-ES/UL включает шесть встроенных входов высокоскоростных счетчиков (HSC), работающих со скоростями счета, значительно превышающими обычный цикл сканирования ПЛК — что позволяет использовать обратную связь по положению на основе энкодера и подсчет быстрых событий без ограничения цикла сканирования, которое делает стандартные программные счетчики непригодными для быстрых сигналов.

Входы высокоскоростных счетчиков используют определенные точки ввода (X0-X7 в различных конфигурациях HSC) и поддерживают однофазный счет, двухфазный квадратурный (A/B энкодер) счет и счет по разности фаз.

Квадратурный счет с сигналами фаз A/B от инкрементального энкодера обеспечивает как подсчет положения, так и определение направления, что делает FX2N-64MR пригодным для базовых задач позиционирования — управление натяжением полотна, измерение длины конвейера и мониторинг положения привода — без необходимости отдельного модуля позиционирования для простых задач.

Для требовательных задач многоосевого позиционирования платформа FX2N поддерживает дополнительные модули позиционирования (FX2N-10PG, FX2N-20GM), подключаемые как модули специальной функции к шине расширения справа от базового модуля.

Часто задаваемые вопросы

В1: Можно ли использовать релейные выходы одновременно для нагрузок переменного и постоянного тока на одном базовом модуле FX2N-64MR?

Да, это одно из ключевых преимуществ релейных выходов перед транзисторными. Каждая группа выходов на FX2N-64MR имеет свой общий вывод. Подключая разные группы к разным общим источникам питания (24 В пост. тока для одной группы, 230 В перем. тока для другой), выходы в каждой группе коммутируются соответствующим напряжением.

Программа ПЛК не видит разницы — она активирует выходные катушки по адресу (Y0, Y1 и т. д.) независимо от того, какое напряжение коммутируется на контакте. 

Физическая изоляция релейного контакта от внутренней логики ПЛК позволяет безопасно использовать такую архитектуру со смешанным напряжением.

В2: Каков электрический ресурс релейных выходов и как на него влияет высокая частота переключений?

Mitsubishi указывает ресурс релейных контактов в 100 000 операций при номинальной резистивной нагрузке (2 А / 250 В перем. тока). Индуктивные нагрузки (катушки соленоидных клапанов, катушки контакторов) сокращают срок службы контактов из-за индуктивного выброса при размыкании цепи.

Для приложений, где выход FX2N быстро переключается — например, регулирование нагревателя с короткими циклами включения/выключения — предпочтительнее использовать транзисторные выходы в сочетании с твердотельным реле (SSR) вместо релейных выходов для продления срока службы контактов. 

Для стандартной последовательной работы машины с типичным количеством циклов от 10 до 100 операций в час релейные выходы обеспечивают годы надежной службы.

В3: Включает ли FX2N-64MR-ES/UL встроенный Ethernet или последовательную связь, или для этого требуются дополнительные модули?

Базовый FX2N-64MR включает один порт периферийного устройства RS-422 (с разъемом mini-DIN) для подключения программирования через GX Developer или GX Works2. В базовом модуле нет встроенного Ethernet или связи Modbus.

Расширение связи осуществляется через модули связи, устанавливаемые на шину расширения справа: FX2N-232-BD (RS-232C), FX2N-485-BD (RS-485), FX2N-232IF (RS-232C изолированный) или FX2N-CNV-BD с последующими модулями связи. 

Для связи по Ethernet требуются модули FX2N-ENET или FX-Enet-BD. Каждый базовый модуль вмещает до двух плат интерфейса связи.

В4: FX2N снят с производства. Каков прямой преемник Mitsubishi для новых разработок машин?

Mitsubishi сменила FX2N серией FX3U (третье поколение), а затем серией FX5U/FX5UC (текущее поколение).

FX5U-64MR/ES является функциональным эквивалентом для новых разработок — 32 DI + 32 релейных выхода, питание 100–240 В перем. тока — со значительно улучшенной производительностью (скорость процессора, набор инструкций), встроенной связью Ethernet и RS-485, а также текущей поддержкой со стороны завода Mitsubishi. 

Для машин, где сохранение программы FX2N имеет решающее значение для непрерывности, FX3U-64MR/ES является более близким функциональным аналогом и часто проще для миграции с FX2N, поскольку использует ту же среду программирования.

В5: Можно ли подключать модули расширения серий FX3U/FX3G к базовому модулю FX2N-64MR-ES/UL?

Нет. Серии FX2N и FX3U/FX3G используют разные разъемы шины расширения и протоколы. Модули расширения FX2N (FX2N-8EX, FX2N-8EYR, FX2N-4AD и т. д.) подключаются к разъему расширения справа базового модуля FX2N.

Модули расширения FX3U/FX3G несовместимы напрямую с базовыми модулями FX2N. 

Это важное соображение при поиске запасных модулей расширения для существующих систем FX2N — следует указывать только модули расширения, совместимые с FX2N (или FX-совместимые).