三菱 FX3U/FX5U 处理信号排队问题：核心方案 + 实操案例

三菱 FX3U/FX5U 面对的 “信号排队”，本质是多个输入信号（如按钮、传感器、通信指令）同时触发时，PLC 需按预设优先级 / 时序依次响应，避免指令冲突、数据错乱或动作遗漏。常见场景包括：多按钮触发同一执行机构、多通信请求交互、多工位信号抢占等。以下结合 FX3U/FX5U 的硬件特性和编程逻辑，给出分场景的解决方案。

一、先明确 “信号排队” 的核心分类

二、通用核心原则：优先级 + 队列缓存 + 互锁

无论哪种信号，处理排队的核心逻辑是：

1. 优先级定义：给所有信号分配唯一优先级（如急停＞自动＞手动）；

2. 队列缓存：用寄存器 / 文件寄存器缓存待处理的信号，避免丢失；

3. 互锁防并行：确保同一时间仅处理一个信号，完成后再处理下一个；

4. 状态反馈：处理完成后清除队列，触发下一个信号处理。

三、分场景解决方案（FX3U/FX5U 适配）

场景 1：数字量输入信号排队（最常用）

适用场景：多按钮 / 传感器触发同一执行机构（如 3 个工位按钮触发同一机械手）

解决方案：优先级编码 + 移位寄存器队列（FX3U/FX5U 通用）

步骤 1：定义优先级（示例：工位 1＞工位 2＞工位 3）

步骤 2：编程逻辑（梯形图核心思路，FX3U/FX5U 均适配）

plaintext

// 1. 信号缓存：将触发信号写入队列（用D100作为队列寄存器，bit0=工位1，bit1=工位2，bit2=工位3）
LD X0
OR M0
ANI M100  // 处理中互锁
OUT M0
MOV K1 D100  // 工位1请求写入队列（bit0置1）

LD X1
OR M1
ANI M100
OUT M1
MOV K2 D100  // 工位2请求写入队列（bit1置1）

LD X2
OR M2
ANI M100
OUT M2
MOV K4 D100  // 工位3请求写入队列（bit2置1）

// 2. 优先级处理：先处理工位1，完成后处理工位2，再工位3
LD M0
ANI M100
OUT M100  // 置位处理中标志
// 执行工位1动作（如Y0=1控制机械手）
OUT Y0
LD X3  // 工位1动作完成
OUT M10
RST M0
RST M100
MOV K0 D100  // 清除队列

LD M1
ANI M0
ANI M100
OUT M100
OUT Y1  // 工位2动作
LD X3
OUT M10
RST M1
RST M100
MOV K0 D100

LD M2
ANI M0
ANI M1
ANI M100
OUT M100
OUT Y2  // 工位3动作
LD X3
OUT M10
RST M2
RST M100
MOV K0 D100

优化方案（FX5U 专属）：使用 ST 语言 + 队列指令

FX5U 支持结构化文本（ST），可直接调用FIFO/LIFO队列指令，更高效处理多信号排队：

st

// 定义FIFO队列（D200=队列首地址，D199=队列长度，最大缓存10个信号）
IF X0 THEN  // 工位1请求
  FIFO_WR(D200, D199, 1);  // 优先级1写入队列
END_IF;
IF X1 THEN
  FIFO_WR(D200, D199, 2);  // 优先级2写入队列
END_IF;
IF X2 THEN
  FIFO_WR(D200, D199, 3);  // 优先级3写入队列
END_IF;

// 读取队列并处理
IF D199 > 0 AND M100=0 THEN  // 队列非空且未处理中
  M100 := 1;
  FIFO_RD(D200, D199, D300);  // 读取队列首信号到D300
  CASE D300 OF
    1: Y0 := 1;  // 处理工位1
    2: Y1 := 1;  // 处理工位2
    3: Y2 := 1;  // 处理工位3
  END_CASE;
END_IF;

// 处理完成清除
IF X3 THEN
  Y0 := 0; Y1 := 0; Y2 := 0;
  M100 := 0;
END_IF;

场景 2：通信信号排队（Modbus/MC 协议）

适用场景：FX3U/FX5U 作为主站，同时向多个从站（变频器 / 仪表）发送读写请求；或多上位机同时访问 PLC

解决方案：分时轮询 + 通信标志位互锁

核心思路：

• 给每个通信从站分配 “轮询时间片”，避免同时发送请求；

• 用标志位控制 “上一个通信完成后，再发起下一个”，防止冲突。

编程示例（FX5U Modbus RTU 轮询，RS-485 通信）：

plaintext

// 定义通信标志位：M200=轮询中，M201=从站1完成，M202=从站2完成，M203=从站3完成
LD M8002  // 上电初始化
MOV K0 D100  // 轮询计数器清零

// 轮询逻辑
LD M8013  // 1秒时钟脉冲
ANI M20
OUT M200
INC D100
MOV D100 D101
MOD D101 K3 D101  // 取模，轮询3个从站

// 从站1（地址1）：读取D1000
LD D101=0
MOV K1 D200  // 从站地址
MOV K3 D201  // 读指令
MOV K1000 D202  // 从站寄存器
MOV K2 D203  // 读取字数
SET M300  // 触发Modbus读指令
LD M301  // 读完成标志
OUT M201
RST M300
RST M200

// 从站2（地址2）：写入D2000
LD D101=1
MOV K2 D200
MOV K16 D201  // 写指令
MOV K2000 D202
MOV K123 D204  // 写入值
SET M310  // 触发Modbus写指令
LD M311  // 写完成标志
OUT M202
RST M310
RST M200

// 从站3（地址3）：读取D3000
LD D101=2
MOV K3 D200
MOV K3 D201
MOV K3000 D202
MOV K2 D203
SET M320  // 触发Modbus读指令
LD M321  // 读完成标志
OUT M203
RST M320
RST M200

FX3U 适配注意：

FX3U 需通过RS指令实现 Modbus，需增加 “通信超时保护”（用 T 定时器），避免某一从站通信失败导致整个轮询卡死：

plaintext

LD M300  // 触发从站1通信
TON T0 K50  // 5秒超时
LD T0
RST M300
RST M200
MOV K1 D100  // 跳过该从站，轮询下一个

场景 3：脉冲 / 运动控制信号排队

适用场景：FX3U/FX5U 控制步进 / 伺服，手动脉冲指令（手轮）与自动脉冲指令（程序）同时触发；多轴脉冲指令冲突

解决方案：优先级互锁 + 脉冲指令排队缓存

核心逻辑：

1. 定义优先级：急停＞手动＞自动；

2. 用 D 寄存器缓存脉冲指令（目标位置、速度），完成一个再执行下一个；

3. FX5U 可使用运动控制指令（如 DRVI、DRVA）的 “完成标志位” 触发下一个指令。

示例（FX5U 2 轴脉冲排队）：

plaintext

// 手动指令（X10触发，优先级高）
LD X10
ANI M400  // 自动指令互
OUT M401  // 手动标志位
MOV K5000 D400  // 手动目标位置
MOV K1000 D401  // 手动速度
SET M500  // 触发手动脉冲

// 自动指令（X11触发，优先级低）
LD X11
ANI M401  // 手动标志位互锁
OUT M400
MOV K10000 D410  // 自动目标位置
MOV K2000 D411  // 自动速度
SET M510  // 触发自动脉冲

// 脉冲执行逻辑
LD M500
DRVI D400 D401 Y0 Y1  // 相对定位
LD M8029  // 脉冲完成标志
RST M500
RST M401
SET M510  // 触发自动指令

LD M510
DRVI D410 D411 Y0 Y1
LD M8029
RST M510
RST M400

FX3U 适配注意：

FX3U 无专用运动控制指令的完成标志扩展，需用PLSY指令配合计数器判断脉冲完成：

plaintext

LD M500
PLSY D401 D400 Y0  // 脉冲输出
CTU C0 D400  // 计数脉冲数
LD C0=D400
RST M500
RST C0

四、FX3U vs FX5U：信号排队处理的差异优化

五、常见问题与解决

六、总结

FX3U/FX5U 处理信号排队的核心是：

1. 数字量信号：优先级编码 + 移位寄存器 / FIFO 队列 + 互锁；

2. 通信信号：分时轮询 + 超时保护 + 完成标志触发；

3. 脉冲信号：优先级互锁 + 脉冲完成标志 + 缓存指令参数。

FX3U 需依赖基础指令手动构建队列，FX5U 可利用结构化指令（FIFO/LIFO）、ST 语言和多任务特性简化逻辑，优先保证 “高优先级信号优先处理、无信号丢失、处理完成后释放资源” 三大原则即可解决绝大多数排队问题。