Bộ điều khiển logic PLC của Mitsubishi FX2N-64MR-ES UL

Mitsubishi FX2N-64MR-ES/UL | MELSEC FX2N PLC Bộ xử lý — 32 DI (24VDC) + 32 Rơ le NO Đầu ra, 100–240VAC, 8K Bước RAM, 0.08µs/Bước, Được chứng nhận UL, 220×90×87mm

Tổng quan

Bộ xử lý Mitsubishi FX2N-64MR-ES/UL là bộ xử lý đầu ra rơ le 64 điểm của dòng MELSEC FX2N — nền tảng PLC nhỏ gọn thế hệ thứ hai của Mitsubishi Electric, đã định nghĩa thế nào là bộ điều khiển máy có khả năng nhưng giá cả phải chăng khi nó được giới thiệu vào đầu những năm 2000.

Trong một vỏ máy duy nhất kích thước 220×90×87mm, nó tích hợp hệ thống I/O 32 đầu vào, 32 đầu ra rơ le, một CPU PLC đầy đủ và nguồn điện AC — sẵn sàng đấu dây trực tiếp với cảm biến và bộ truyền động mà không cần thêm phần cứng nào cho nhiều ứng dụng điều khiển máy đáng kể.

FX2N đại diện cho một bước tiến đáng kể so với các thế hệ trước (FX0N, FX2) về tốc độ xử lý và dung lượng bộ nhớ, và nó vẫn là một trong những nền tảng PLC được triển khai rộng rãi nhất trên thế giới theo số lượng cài đặt.

Các nhà máy trên khắp Châu Á, Châu Âu và Bắc Mỹ vẫn vận hành hàng nghìn máy được trang bị FX2N, và việc bảo trì các máy đó giữ cho FX2N-64MR-ES/UL luôn có nhu cầu trên thị trường phụ tùng thay thế mặc dù đã ngừng sản xuất.

Chữ "MR" trong mã hiệu bộ phận xác định đây là biến thể đầu ra rơ le — loại đầu ra linh hoạt nhất trong dòng FX2N. Các tiếp điểm rơ le chuyển mạch cả tải AC và DC ở điện áp lên đến 250VAC hoặc 30VDC, không có giới hạn đầu ra transistor chỉ xử lý DC hoặc yêu cầu xem xét nguồn điện riêng cho tải AC/DC hỗn hợp.

Một bảng điều khiển máy với các van điện từ (24VDC), các bộ khởi động động cơ (cuộn dây 230VAC) và đèn báo (24VDC hoặc 230VAC) có thể đấu dây tất cả các đầu ra trực tiếp vào các tiếp điểm rơ le của FX2N-64MR mà không cần rơ le trung gian hoặc chuyển đổi điện áp.

Thông số kỹ thuật chính

32 Đầu ra Rơ le — Tính linh hoạt và Khả năng tương thích tải

Các đầu ra rơ le trên FX2N-64MR-ES/UL là các tiếp điểm cơ học — các dây dẫn tách biệt vật lý đóng lại khi cuộn dây đầu ra của PLC được cấp điện.

Điều này khác biệt cơ bản so với đầu ra transistor, là các công tắc trạng thái rắn bị giới hạn ở tải DC trong phạm vi điện áp và dòng điện cụ thể.

Mỗi tiếp điểm rơ le trong FX2N-64MR được định mức 2A ở 250VAC (tải thuần trở). Trong thực tế điều khiển máy, điều này bao gồm:

Van điện từ (24VDC, 100–300mA): Các van điện từ khí nén và thủy lực trong phạm vi dòng điện này đấu nối trực tiếp vào đầu ra rơ le — không cần rơ le trung gian.

Cuộn dây khởi động động cơ và bộ khởi động từ (230VAC, 50–200mA): Cuộn dây khởi động động cơ cho động cơ một pha hoặc ba pha có kích thước trung bình đấu nối trực tiếp qua rơ le, miễn là dòng điện cuộn dây nằm trong định mức tiếp điểm 2A.

Đèn báo (24VDC hoặc 230VAC, 10–100mA LED hoặc sợi đốt): Cả hai mức điện áp và cả tải sợi đốt (thuần trở) và LED (hơi dung kháng) đều đấu dây trực tiếp vào đầu ra rơ le.

Cuộn dây rơ le để chuyển mạch dòng điện cao hơn: Khi tải vượt quá 2A — một bộ khởi động từ lớn, một bộ gia nhiệt thuần trở đáng kể — đầu ra rơ le FX2N điều khiển một cuộn dây rơ le trung gian (thường là 0.1–0.2A ở 24VDC), và các tiếp điểm có định mức cao hơn của rơ le trung gian đấu nối với tải nặng.

Các tiếp điểm rơ le được nhóm thành các đầu ra chung: các nhóm đầu ra chia sẻ một cực đấu nối chung.

Việc nhóm này cho phép các mức điện áp khác nhau trên các nhóm đầu ra khác nhau — một số đầu ra điều khiển tải 230VAC trong khi các đầu ra khác điều khiển tải 24VDC, sử dụng các cực chung riêng biệt.

8.000 Bước RAM — Dung lượng chương trình và Mở rộng bộ nhớ

Bộ nhớ chương trình RAM 8.000 bước là dung lượng tiêu chuẩn cho FX2N-64MR-ES/UL.

Một "bước" trong lập trình MELSEC FX2N tương ứng gần đúng với một lệnh thang máy (một tiếp điểm, một cuộn dây hoặc một lệnh áp dụng). Một chương trình điều khiển máy điển hình cho hệ thống băng tải với 20 trình tự, 15 bộ định thời và 10 bộ đếm chiếm khoảng 500–2.000 bước — nằm trong dung lượng 8.000 bước.

Đối với các chương trình gần hoặc vượt quá 8.000 bước — các chương trình định vị đa trục phức tạp, các chương trình xử lý dữ liệu rộng rãi hoặc các chương trình tích hợp nhiều chức năng máy — một băng nhớ tùy chọn (FX2N-EEPROM-8L hoặc FX2N-ROM-E1) mở rộng bộ nhớ lưu trữ chương trình lên 16.000 bước và cung cấp bộ nhớ không bay hơi (RAM giữ chương trình khi có điện, được hỗ trợ bởi pin; băng EEPROM giữ mà không cần sao lưu bằng pin).

Bộ nhớ chương trình RAM cho phép sửa đổi chương trình tại hiện trường bằng phần mềm lập trình GX Developer hoặc GX Works2 của Mitsubishi — chương trình được tải lên từ PLC, chỉnh sửa và tải xuống lại.

Các chương trình được hỗ trợ bởi EEPROM yêu cầu ghi chương trình đã sửa đổi vào băng nhớ, sau đó được lắp vào PLC.

Bộ đếm tốc độ cao — Tích hợp bộ mã hóa

FX2N-64MR-ES/UL bao gồm sáu đầu vào bộ đếm tốc độ cao (HSC) tích hợp, hoạt động ở tốc độ đếm cao hơn đáng kể so với chu kỳ quét PLC thông thường — cho phép phản hồi vị trí dựa trên bộ mã hóa và đếm sự kiện tốc độ cao mà không bị giới hạn chu kỳ quét khiến bộ đếm phần mềm tiêu chuẩn không phù hợp với tín hiệu nhanh.

Các đầu vào bộ đếm tốc độ cao sử dụng các điểm đầu vào cụ thể (X0 đến X7 trong các cấu hình HSC khác nhau) và hỗ trợ đếm một pha, đếm vuông pha hai pha (bộ mã hóa A/B) và đếm sai pha.

Đếm vuông pha với tín hiệu pha A/B từ bộ mã hóa tăng dần cung cấp cả đếm vị trí và phát hiện hướng, làm cho FX2N-64MR phù hợp với các ứng dụng định vị cơ bản — điều khiển độ căng băng tải, đo chiều dài băng tải và giám sát vị trí bộ truyền động — mà không yêu cầu mô-đun định vị riêng cho các tác vụ đơn giản.

Đối với các ứng dụng định vị đa trục đòi hỏi cao, nền tảng FX2N hỗ trợ các mô-đun định vị bổ sung (FX2N-10PG, FX2N-20GM) được kết nối dưới dạng mô-đun chức năng đặc biệt vào bus mở rộng bên phải của bộ xử lý.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Có thể sử dụng đầu ra rơ le cho cả tải AC và DC đồng thời trên cùng một bộ xử lý FX2N-64MR không?

Có, đây là một trong những ưu điểm chính của đầu ra rơ le so với đầu ra transistor. Mỗi nhóm đầu ra trên FX2N-64MR có cực chung riêng. Bằng cách đấu dây các nhóm khác nhau vào các cực chung nguồn khác nhau (24VDC cho một nhóm, 230VAC cho nhóm khác), các đầu ra trong mỗi nhóm chuyển mạch ở điện áp tương ứng.

Chương trình PLC không nhận thấy sự khác biệt — nó kích hoạt các cuộn dây đầu ra theo địa chỉ (Y0, Y1, v.v.) bất kể điện áp nào đang chuyển mạch tại tiếp điểm. 

Sự cách ly vật lý của tiếp điểm rơ le khỏi logic nội bộ của PLC cho phép kiến trúc điện áp hỗn hợp này một cách an toàn.

Q2: Tuổi thọ điện của tiếp điểm đầu ra rơ le là bao nhiêu và tần suất chuyển mạch cao ảnh hưởng đến nó như thế nào?

Mitsubishi quy định các tiếp điểm rơ le là 100.000 lần thao tác cho tải thuần trở định mức (2A / 250VAC). Tải cảm ứng (cuộn dây van điện từ, cuộn dây bộ khởi động từ) làm giảm tuổi thọ tiếp điểm do xung cảm ứng khi mạch mở.

Đối với các ứng dụng mà đầu ra FX2N chuyển mạch nhanh — ví dụ: điều chỉnh BẬT/TẮT bộ gia nhiệt ở chu kỳ ngắn — đầu ra transistor kết hợp với SSR được ưu tiên hơn đầu ra rơ le để kéo dài tuổi thọ tiếp điểm. 

Đối với các trình tự máy tiêu chuẩn với số chu kỳ điển hình từ 10–100 lần thao tác mỗi giờ, đầu ra rơ le cung cấp nhiều năm hoạt động đáng tin cậy.

Q3: FX2N-64MR-ES/UL có bao gồm giao tiếp Ethernet hoặc nối tiếp tích hợp sẵn không, hay nó yêu cầu các mô-đun bổ sung?

Bộ xử lý FX2N-64MR cơ bản bao gồm một cổng ngoại vi RS-422 (sử dụng đầu nối mini-DIN) để kết nối lập trình qua GX Developer hoặc GX Works2. Không có giao tiếp Ethernet hoặc Modbus tích hợp sẵn trong bộ xử lý cơ bản.

Việc mở rộng giao tiếp được thực hiện thông qua các mô-đun giao tiếp được gắn trên bus mở rộng bên phải: FX2N-232-BD (RS-232C), FX2N-485-BD (RS-485), FX2N-232IF (RS-232C cách ly), hoặc FX2N-CNV-BD với các mô-đun giao tiếp tiếp theo. 

Giao tiếp Ethernet yêu cầu các mô-đun FX2N-ENET hoặc FX-Enet-BD. Mỗi bộ xử lý cơ bản có thể chứa tối đa hai bảng giao diện giao tiếp.

Q4: FX2N đã ngừng sản xuất. Kế nhiệm trực tiếp của Mitsubishi cho các thiết kế máy mới là gì?

Mitsubishi đã kế nhiệm FX2N bằng dòng FX3U (thế hệ thứ ba), và sau đó là dòng FX5U/FX5UC (thế hệ hiện tại).

FX5U-64MR/ES là sản phẩm tương đương chức năng cho các thiết kế mới — 32 DI + 32 đầu ra rơ le, nguồn cấp 100–240VAC — với hiệu suất được cải thiện đáng kể (tốc độ bộ xử lý, tập lệnh), giao tiếp Ethernet và RS-485 tích hợp sẵn, và hỗ trợ nhà máy Mitsubishi hiện tại. 

Đối với các máy mà việc duy trì chương trình FX2N là cần thiết để liên tục, FX3U-64MR/ES là một sự phù hợp chức năng gần hơn và thường dễ dàng di chuyển từ FX2N hơn, vì nó sử dụng cùng môi trường lập trình.

Q5: Có thể kết nối các mô-đun mở rộng từ dòng FX3U/FX3G với bộ xử lý FX2N-64MR-ES/UL không?

Không. Dòng FX2N và FX3U/FX3G sử dụng các đầu nối bus mở rộng và giao thức khác nhau. Các mô-đun mở rộng FX2N (FX2N-8EX, FX2N-8EYR, FX2N-4AD, v.v.) kết nối với đầu nối mở rộng bên phải của bộ xử lý FX2N.

Các mô-đun mở rộng FX3U/FX3G không tương thích trực tiếp với các bộ xử lý FX2N. 

Đây là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi tìm nguồn cung ứng các mô-đun mở rộng thay thế cho các hệ thống FX2N hiện có — chỉ nên chỉ định các mô-đun mở rộng tương thích với FX2N (hoặc tương thích với FX).