第6章 FX2n系列PLC的特殊功能模块

可编程序控制器应用技术博学求是明德第6章FX2N系列PLC的特殊功能模块可编程序控制器应用技术博学求是明德一、FX2N-4AD的特点及性能指标1．FX2N-4AD特点性能项目电压输入电流输入输入信号为电压输入或电流输入时，使用端子有所不同模拟量输入范围-10~10V直流（输入电阻200kΩ）最大绝对量程：±15V-20~20mA直流（输入电阻200kΩ）最大绝对量程：±32mA数字输出带符号位的12位二进制数字（有效位为11位）。最大值：2047；最小值：-2048分辨率5mV（10V默认范围:1/2000）20μA（20mA默认范围:1/1000）总体精度±1%(-10~10V的范围)±1%(-20~20mA的范围)转换速度15ms/通道（标准速度）；6ms/通道（高速）占有I/O点数该模块占用8个输入或输出点（输入输出均可）隔离在模拟量与数字量之间采用光电隔离；直流/直流变压器隔离主单元电源；模拟量通道之间无隔离12位高精度分辨率；4通道电压输入（±10V直流）或电流输入（±20mA或4~20mA直流）。2．FX2N-4AD性能指标电源电压为24±2.4V，电流为55mA6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德二、FX2N-4AD的接线方式模拟量输入模块FX2N-4AD采用扩展电缆与PLC主机相连。四个通道与外界的连接根据输入信号来确定，如图6.1所示V+V-I+FGV+V–I+FGDC/DC转换器24+24–电压输入：−10~+10V电流输入：−20~+20mA外接电源：DC24V，55mA······CH4CH1100ΩAG250Ω100Ω100Ω250Ω100Ω模拟量输入模块4ADFX2NPLCAG+15V−15VR100kΩ扩展电缆①①②③④⑤6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德图中标注说明：①外部模拟量输入通过双绞屏蔽线与FX2N-4AD的各个通道相连接；②输入电压有波动或者有外部电气电磁干扰影响时，可在模块的输入端口加上平滑电容（0.1~0.47μF/25V）；③外部输入信号为电流信号时，必须将V+和I+短接；④如有过多的干扰存在，应将机壳的地FG端和FX2N-4AD的接地端相连；⑤尽可能将FX2N-4AD与主单元PLC的地连接起来。6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德三、缓冲寄存器（BFM）分配及使用说明可编程序控制器主单元与输入模块FX2N-4AD之间的数据通信是通过FROM和TO指令来实现的。FROM指令是主单元从FX2N-4AD读取数据的指令，TO指令是主单元将数据写入FX2N-4AD的指令。实际上读/写操作都是对FX2N-4AD的缓冲寄存器（BFM）进行的操作。1．FX2N-4AD的BFM分配缓冲寄存器（BFM）由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0~#31，BFM分配如表6.2所示。6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德BFM内容W*#0通道初始化缺省设定值=H0000*#1通道1平均值取样次数缺省值=8分别对应输入通道CH1~CH4采样值设定范围为1~4096*#2通道2*#3通道3*#4通道4#5通道1平均值分别储存输入通道CH1~CH4的平均值#6通道2#7通道3#8通道4#9通道1当前值分别存放输入通道CH1~CH4的读取的当前值#10通道2#11通道3#12通道4#13~#14不能使用6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德BFM内容#15A/D转换速度设定如设定为0，转换速度为正常速度（15ms/通道）（缺省设置）如设定为1，转换速度为高速（6ms/通道）#16~#19不能使用W*#20复位为缺省设定值缺省设定值=H0000*#21禁止偏移和增益调整缺省设定值=0，1（允许）*#22偏移、增益调整b7b6b5b4b3b2b1b0G4O4G3O3G2O2G1O1*#23偏移值缺省设置=0*#24增益值缺省设置=5000#25~#28不能使用#29出错信息#30识别码K2010#31不能使用6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德标有“W”的缓冲寄存器中的数据可通过TO指令改写，以改变FX2N-4AD的运行参数，调整其输入方式、输入增益和偏移等；不带“*”号的缓冲寄存器中的数据可通过FROM指令读取；在指定的模拟输入模块读取数据前应先将设定值写入，否则按缺省设置执行2．BFM的各寄存器使用说明（1）输入通道选择在BFM#0中写入十六进制4位数字H××××进行A/D模块通道的初始化，最低位数字控制CH1，最高位控制CH4。×=0：设定输入范围为-10~10V×=1：设定输入范围为4~20mA×=2：设定输入范围为-20~20mA×=3：关闭该通道。6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德（2）模拟量到数字量的转换速度设置由BFM#15设定A/D转换速度，如表6.2中所示。当设定为高速转换时，应尽量少用FROM和TO指令。（3）调整偏移值和增益值①BFM#20设置为1时，所有设置被复位而变为缺省值。②当BFM#21的（b1，b0）设置为（1，0）时，偏移值和增益值被保护。所以要设定偏移和增益时，必须将（b1，b0）设置为（1，0），缺省值为（0，1）。③在BFM#23和BFM#24内设定偏移值和增益值，并被送到指定的输入通道的偏移和增益寄存器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G−O（增益−偏移）位的状态来设定。如BFM#22的G1、O1置1，其他置0，则将设定偏移值和增益值送入输入通道1的偏移和增益寄存器，其他缺省处理。6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德④BFM#23和BFM#24中设定偏移值和增益值的单位分别是mV和μA。由表6.1可知，FX2N-4AD电压输入和电流输入的分辨率分别为5mV和20μA，因此实际相应的最小单位为5mV或20μA。⑤偏移值和增益值的定义（1）小增益读取数字值间隔大；（2）零增益缺省：5V或20mA；（3）大增益读取数字值间隔小；（4）负偏移；（5）零偏移缺省：0V或4mA；（6）正偏移；偏移是校正线的位置，由数字0标识；增益决定了校正线的角度（斜率），由数字1000标识。如图6.2所示数字+1000增益值增益值模拟(1)(2)(3)(4)(5)(6)数字模拟偏移值偏移值(b)偏移(a)增益偏移的设置范围为-5~+5V或-20~+20mA；增益的设置范围为1~15V或4~32mA。6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德（4）BFM#29状态位信息说明BFM#29中各位的状态是FX2N-4AD运行正常与否的信息BFM#29的位元件ONOFFb0：错误b1~b3中任何一个为ON，则b0为ON；如果b2~b4中任何一个为ON，则所有通道的A/D转换停止无错误b1：偏移/增益错误偏移值和增益值调整错误偏移值和增益值正常b2：电源故障24VDC错误电源正常b3：硬件错误A/D或其他器件错误硬件正常b10：数字范围错误数字输出值小于−2048或者大于+2047数字输出正常b11：平均取样错误数字平均采样值大于4096或者小于0（使用8位缺省值设定）平均值正常（1~4096）b12：偏移/增益调整禁止禁止调整：BFM#21缓冲器的（b1，b0）设置为（1，0）允许调整：BFM#21缓冲器的（b1，b0）设置为（0，1）（5）识别码K20106.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德四、FX2N-4AD的I/O特性曲线电压输入+10V+10.235V−10V−10.240V−2000−2048+2000+2047数字输出电流输入+1000+1750数字输出+4mA+20mA+32mAO电流输入+1000+1600数字输出+20mA+32mA−20mA−32mA−1000−1600（a）预设0（−10~+10V）（b）预设1（+4~+20mA）（c）预设2（−20~+20mA）通过BFM#0的设置选择图6.3所示的三种特性之一，所选择的输入方式必须注意正确接线。6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德五、FX2N-4AD应用及编程1.基本编程FX2N-4AD模拟量输入模块直接与基本单元连接，仅开通CH1和CH2通道作为电压量输入通道；计算平均值的取样次数为4次；PLC的数据寄存器D0和D1分别接收CH1和CH2通道输入量的平均值数字量。FROMK1D4K30K0CMPM0D4K2010TO(P)K1K3300K0K0TO(P)K2K4K1K0FROMK1K4M10K29K0FROMK2D0K5K0M8002M1M10M20初始脉冲无错数字输出正常输入模块FX2N-4AD在0号位置,BFM#30中的识别码读取到D4若识别码为2010（即为FX2N-4AD），则M1=1将H3300送入BFM#0（通道初始化），CH1、CH2为电压输入，CH3、CH4关闭在BFM#1、BFM#2中设定CH1、CH2计算平均值的取样次数为4将BFM#29的状态信息分别读取并送到到M25~M10（16位）中若无错，则将BFM#5、BFM#6中的内容传送到PLC的数据寄存器D0、D1中。6.1模拟量输入模块FX2N-4AD可编程序控制器应用技术博学求是明德6.1模拟量输入模块FX2N-4AD2.偏移/增益值调整程序采用PLC的软件程序，改变FX2N-4AD的偏移/增益值，如右图所示SETM0TO(P)K1K0000K0K0TO(P)K1K1K21K0TO(P)K1K0K22K0X10M0当X10接通时（ON），调整开始TO(P)K1K0K23K0TO(P)K1K2500K24K0TO(P)K1H0003K22K0T0TO(P)K1K2K21K0T1调整结束RSTM0T0K4T1K4K1BFM#21（BFM#21为偏移/增益禁止位），设置为允许（b1,b0）=（0，1）K0BFM#22（偏移/增益调整）复位调整位H0000BFM#0（初始化输入通道）K0BFM#23（偏移），0偏移K2500BFM#24（增益），增益为2.5VH003BFM#22（偏移/增益调整）H003=0011，即G1=1，O1=1，从而改变CH1的偏移和增益K2BFM#21BFM#21偏移/增益调整禁止可编程序控制器应用技术博学求是明德6.2模拟量输出模块FX2N-4DA一、FX2N-4DA的特点及性能指标1．FX2N-4DA特点12位高精度分辨率；4通道电压输出（±10V直流）或电流输入（4~20mA直流）。2．FX2N-4D性能指标电源电压24±2.4V，电流200mA性能项目电压输出电流输出模拟量输出范围DC：-10~10V（外接负载阻抗2kΩ~1MΩ）DC：0mA~20mA（外接负载阻抗500Ω）数字输入带符号位的12位二进制数字（有效位为11位）分辨率5mV（10V×1/2000）20μA（20mA×1/1000）总体精度±1%(满量程10V)±1%(满量程20mA)转换速度4通道2.1ms（使用的通道数变化不会改变转换速度）占有I/O点数该模块占用8个输入或输出点（输入输出均可）隔离在模拟量与数字量之间采用光电隔离；直流/直流变压器隔离主单元电源；模拟量通道之间没有隔离可编程序控制器应用技术博学求是明德6.2模拟量输出模块FX2N-4DA二、FX2N-4DA的接线方式模拟量输出模块FX2N-4DA采用扩展电缆与PLC主机相连。四个通道与外界的连接根据输出信号的类型来确定，如图6.6所示V+I+V+VI–I+DC/DC转换器24+24–DC24V±2.4V，200mA模拟量输出模块4DAFX2NPLCAG+15V−15V扩展电缆①②③④⑤⑥⑦①②CH1CH2VI–可编程序控制器应用技术博学求是明德6.2模拟量输出模块FX2N-4DA图中标注说明：①FX2N-