Niestandardowy sterownik logiczny Mitsubishi PLC FX2N-64MR-ES UL

Mitsubishi FX2N-64MR-ES/UL | MELSEC FX2N PLC Jednostka bazowa — 32 DI (24VDC) + 32 przekaźnikowe wyjścia NO, 100–240VAC, 8K kroków RAM, 0,08µs/krok, certyfikat UL, 220×90×87mm

Przegląd

Mitsubishi FX2N-64MR-ES/UL to jednostka bazowa z 64-punktowymi wyjściami przekaźnikowymi z serii MELSEC FX2N — platforma kompaktowych sterowników PLC drugiej generacji firmy Mitsubishi Electric, która zdefiniowała, czym powinien być wydajny i jednocześnie przystępny cenowo kontroler maszyn, gdy została wprowadzona na rynek na początku lat 2000.

W jednej obudowie o wymiarach 220×90×87mm integruje system wejść/wyjść z 32 wejściami i 32 wyjściami przekaźnikowymi, pełnoprawny procesor PLC oraz zasilacz sieciowy — gotowy do podłączenia bezpośrednio do czujników i elementów wykonawczych bez dodatkowego sprzętu, do szerokiego zakresu zastosowań w sterowaniu maszynami.

FX2N stanowił znaczący krok naprzód w porównaniu do swoich poprzedników (FX0N, FX2) pod względem szybkości przetwarzania i pojemności pamięci, i pozostaje jedną z najszerzej stosowanych platform PLC na świecie pod względem zainstalowanej bazy.

Fabryki w Azji, Europie i Ameryce Północnej nadal eksploatują tysiące maszyn wyposażonych w FX2N, a utrzymanie tych maszyn sprawia, że FX2N-64MR-ES/UL jest stale poszukiwany na rynku części zamiennych, pomimo jego wycofania z produkcji.

Oznaczenie "MR" w nazwie części identyfikuje tę wersję jako wariant z wyjściami przekaźnikowymi — najbardziej wszechstronny typ wyjścia w rodzinie FX2N. Styki przekaźnikowe przełączają obciążenia AC i DC o napięciach do 250VAC lub 30VDC, bez ograniczenia wyjść tranzystorowych, które obsługują tylko DC lub wymagają oddzielnych rozważań dotyczących zasilania dla obciążeń mieszanych AC/DC.

Panel sterowania maszyny z pilotami zaworów elektromagnetycznych (24VDC), stycznikami silników (cewki 230VAC) i lampkami sygnalizacyjnymi (24VDC lub 230VAC) może podłączyć wszystkie wyjścia bezpośrednio do styków przekaźnikowych FX2N-64MR bez pośrednich przekaźników lub konwersji napięcia.

Kluczowe specyfikacje

32 wyjścia przekaźnikowe — wszechstronność i kompatybilność obciążeń

Wyjścia przekaźnikowe w FX2N-64MR-ES/UL to styki mechaniczne — fizycznie oddzielne przewodniki, które zamykają się po wzbudzeniu cewki wyjściowej PLC.

Jest to fundamentalnie odmienne od wyjść tranzystorowych, które są przełącznikami półprzewodnikowymi ograniczonymi do obciążeń DC w określonych zakresach napięcia i prądu.

Każdy styk przekaźnikowy w FX2N-64MR jest przystosowany do pracy z prądem 2A przy 250VAC (rezystancyjnym). W praktycznym sterowaniu maszynami obejmuje to:

Piloty zaworów elektromagnetycznych (24VDC, 100–300mA): Piloty zaworów pneumatycznych i hydraulicznych w tym zakresie prądowym podłącza się bezpośrednio do wyjść przekaźnikowych — nie jest potrzebny przekaźnik pośredniczący.

Cewki rozruszników silników i styczników (230VAC, 50–200mA): Cewki rozruszników silników jednofazowych lub trójfazowych do średnich rozmiarów podłącza się bezpośrednio przez przekaźnik, pod warunkiem, że prąd cewki mieści się w znamionowym prądzie styku 2A.

Lampki sygnalizacyjne (24VDC lub 230VAC, 10–100mA LED lub żarowe): Oba poziomy napięcia i oba rodzaje obciążeń, żarowe (rezystancyjne) i LED (lekko pojemnościowe), podłącza się bezpośrednio do wyjść przekaźnikowych.

Cewki przekaźników do przełączania większych prądów: Gdy obciążenie przekracza 2A — duży stycznik, znaczący grzejnik rezystancyjny — wyjście przekaźnikowe FX2N steruje cewką przekaźnika pośredniczącego (zazwyczaj 0,1–0,2A przy 24VDC), a styki przekaźnika pośredniczącego o wyższym znamionowym prądzie podłącza się do dużego obciążenia.

Styki przekaźnikowe są pogrupowane w wspólne wyjścia: grupy wyjść dzielące wspólny zacisk powrotny.

To grupowanie pozwala na różne poziomy napięcia na różnych grupach wyjściowych — niektóre wyjścia sterują obciążeniami 230VAC, podczas gdy inne sterują obciążeniami 24VDC, używając oddzielnych wspólnych zacisków.

8000 kroków RAM — pojemność programu i rozszerzenie pamięci

Pamięć programu RAM o pojemności 8000 kroków jest standardową pojemnością dla FX2N-64MR-ES/UL.

„Krok” w programowaniu MELSEC FX2N odpowiada w przybliżeniu jednej instrukcji drabinkowej (stykowi, cewce lub instrukcji zastosowanej). Typowy program sterowania maszyną dla systemu przenośników z 20 sekwencjami, 15 timerami i 10 licznikami zajmuje około 500–2000 kroków — znacznie poniżej pojemności 8000 kroków.

Dla programów zbliżających się lub przekraczających 8000 kroków — zaawansowanych programów pozycjonowania wieloosiowego, programów z rozbudowanym przetwarzaniem danych lub programów integrujących wiele funkcji maszyn — opcjonalna kaseta pamięci (FX2N-EEPROM-8L lub FX2N-ROM-E1) rozszerza pamięć programu do 16000 kroków i zapewnia pamięć nieulotną (RAM przechowuje program po podłączeniu zasilania, zasilany bateryjnie; kaseta EEPROM przechowuje bez podtrzymania bateryjnego).

Pamięć programu RAM pozwala na modyfikację programu w terenie za pomocą oprogramowania do programowania Mitsubishi GX Developer lub GX Works2 — program jest przesyłany z PLC, edytowany i ponownie pobierany.

Programy z podtrzymaniem EEPROM wymagają zapisania zmodyfikowanego programu na kasecie, która następnie jest instalowana w PLC.

Szybkie liczniki — integracja enkoderów

FX2N-64MR-ES/UL zawiera sześć wbudowanych wejść szybkich liczników (HSC), działających z szybkościami zliczania znacznie przekraczającymi normalny cykl skanowania PLC — umożliwiając sprzężenie zwrotne pozycji oparte na enkoderze i zliczanie szybkich zdarzeń bez ograniczenia cyklu skanowania, które sprawia, że standardowe liczniki programowe nie nadają się do szybkich sygnałów.

Szybkie wejścia liczników wykorzystują określone punkty wejściowe (X0 do X7 w różnych konfiguracjach HSC) i obsługują zliczanie jednofazowe, zliczanie dwufazowe kwadraturowe (enkoder A/B) i zliczanie różnic fazowych.

Zliczanie kwadraturowe z sygnałami faz A/B z enkodera przyrostowego zapewnia zarówno zliczanie pozycji, jak i wykrywanie kierunku, co czyni FX2N-64MR odpowiednim do podstawowych zastosowań pozycjonowania — sterowanie naciągiem wstęgi, pomiar długości przenośnika i monitorowanie pozycji elementów wykonawczych — bez potrzeby stosowania oddzielnego modułu pozycjonowania do prostych zadań.

W przypadku wymagających zastosowań pozycjonowania wieloosiowego platforma FX2N obsługuje dodatkowe moduły pozycjonowania (FX2N-10PG, FX2N-20GM) podłączane jako moduły funkcji specjalnych do magistrali rozszerzeń po prawej stronie jednostki bazowej.

Często zadawane pytania

P1: Czy wyjścia przekaźnikowe mogą być używane jednocześnie do obciążeń AC i DC na tej samej jednostce bazowej FX2N-64MR?

Tak, jest to jedna z kluczowych zalet wyjść przekaźnikowych w porównaniu do wyjść tranzystorowych. Każda grupa wyjść na FX2N-64MR ma swój własny zacisk wspólny. Podłączając różne grupy do różnych wspólnych zasilaczy (24VDC dla jednej grupy, 230VAC dla innej), wyjścia w każdej grupie przełączają się przy odpowiednim napięciu.

Program PLC nie widzi różnicy — aktywuje cewki wyjściowe według adresu (Y0, Y1 itp.) niezależnie od tego, jakie napięcie jest przełączane na styku. 

Fizyczna izolacja styku przekaźnikowego od wewnętrznej logiki PLC pozwala na bezpieczne stosowanie tej architektury mieszanego napięcia.

P2: Jaka jest żywotność elektryczna styków wyjść przekaźnikowych i jak wpływa na nią wysoka częstotliwość cyklowania?

Mitsubishi określa styki przekaźnikowe na 100 000 operacji przy znamionowym obciążeniu rezystancyjnym (2A / 250VAC). Obciążenia indukcyjne (cewki zaworów elektromagnetycznych, cewki styczników) skracają żywotność styków z powodu przepięć indukcyjnych podczas otwierania obwodu.

W zastosowaniach, gdzie wyjście FX2N cyklicznie się przełącza — na przykład regulacja ON/OFF grzałki przy krótkich czasach cyklu — wyjścia tranzystorowe w połączeniu z SSR są preferowane nad wyjściami przekaźnikowymi w celu przedłużenia żywotności styków. 

W przypadku standardowego sekwencjonowania maszyn z typową liczbą cykli od 10 do 100 operacji na godzinę, wyjścia przekaźnikowe zapewniają lata niezawodnej pracy.

P3: Czy FX2N-64MR-ES/UL zawiera wbudowaną komunikację Ethernet lub szeregową, czy wymaga modułów dodatkowych?

Podstawowy FX2N-64MR zawiera jeden port peryferyjny RS-422 (z użyciem złącza mini-DIN) do połączenia programowania za pomocą GX Developer lub GX Works2. W jednostce bazowej nie ma wbudowanej komunikacji Ethernet ani Modbus.

Rozszerzenie komunikacji odbywa się za pomocą modułów komunikacyjnych montowanych na magistrali rozszerzeń po prawej stronie: FX2N-232-BD (RS-232C), FX2N-485-BD (RS-485), FX2N-232IF (RS-232C izolowany) lub FX2N-CNV-BD z kolejnymi modułami komunikacyjnymi. 

Komunikacja Ethernet wymaga modułów FX2N-ENET lub FX-Enet-BD. Każda jednostka bazowa może pomieścić do dwóch kart interfejsu komunikacyjnego.

P4: FX2N został wycofany z produkcji. Jaki jest bezpośredni następca Mitsubishi dla nowych projektów maszyn?

Mitsubishi zastąpił FX2N serią FX3U (trzecia generacja), a następnie serią FX5U/FX5UC (obecna generacja).

FX5U-64MR/ES jest funkcjonalnym odpowiednikiem dla nowych projektów — 32 DI + 32 wyjścia przekaźnikowe, zasilanie 100–240VAC — ze znacznie ulepszoną wydajnością (szybkość procesora, zestaw instrukcji), wbudowaną komunikacją Ethernet i RS-485 oraz bieżącym wsparciem fabrycznym Mitsubishi. 

Dla maszyn, w których utrzymanie programu FX2N jest kluczowe dla ciągłości, FX3U-64MR/ES jest bliższym funkcjonalnym odpowiednikiem i często prostszym do migracji z FX2N, ponieważ korzysta z tego samego środowiska programistycznego.

P5: Czy moduły rozszerzeń z serii FX3U/FX3G można podłączyć do jednostki bazowej FX2N-64MR-ES/UL?

Nie. Serie FX2N i FX3U/FX3G używają różnych złączy magistrali rozszerzeń i protokołów. Moduły rozszerzeń FX2N (FX2N-8EX, FX2N-8EYR, FX2N-4AD itp.) podłącza się do złącza rozszerzeń po prawej stronie jednostki bazowej FX2N.

Moduły rozszerzeń FX3U/FX3G nie są bezpośrednio kompatybilne z jednostkami bazowymi FX2N. 

Jest to ważna uwaga przy zamawianiu modułów rozszerzeń zamiennych do istniejących systemów FX2N — należy określić tylko moduły rozszerzeń kompatybilne z FX2N (lub FX-kompatybilne).