FX2N系列可编程控制器的特殊功能模块

可编程控制器应用技术第十章FX2N系列可编程控制器的特殊功能模块目录特殊功能模块的类型及使用模拟量输入模块FX2N-4AD模拟量输出模块FX2N-4DA可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET1内容提要2FX2N系列可编程控制器的特殊功能模块种类繁多，功能齐全，是组成闭环控制系统及专用控制环节的重要单元。本章着重介绍模拟量输入模块FX2N-4AD、模拟量输出模块FX2N-4DA和可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET的基本功能，主要技术指标和应用实例。力求说明特殊功能模块的使用模式。第一节特殊功能模块的类型及使用一、FX2N系列PLC特殊功能模块的类型及用途模拟量输入模块模拟量输出模块脉冲输出模块高速计数模块可编程凸轮控制器3第一节特殊功能模块的类型及使用二、FX2N系列PLC特殊功能模块的安装及应用1.模块的连接与编号当PLC与特殊功能模块连接时，数据通讯是通过FROM/TO指令实现的。每个特殊功能模块都有一个确定的地址编号。FX2N-48MRFX2N-4ADFX2N-16EXFX2N-4DAFX2N-32ERFX2N-4AD-PT0号2号1号图10-1FX2N-48MR与特殊功能模块连接示意图4第一节特殊功能模块的类型及使用FX2N系列可编程控制器与特殊功能模块之间的通讯通过FROM/TO指令执行。FROM指令用于PLC基本单元读取特殊功能模块中的数据,TO指令用于PLC基本单元将数据写到特殊功能模块中。读、写操作都是针对特殊功能模块的缓冲寄存器BFM进行的。2.FX2NPLC与特殊功能模块之间的读/写操作5第一节特殊功能模块的类型及使用(1)特殊功能模块读指令指令名称助记符指令代码操作数程序步m1m2[D·]n读指令FROMFNC78K、Hm1=0～7K、Hm2=0～31KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZK、Hn=1～32FROM9步(D)FROM17步表10-1特殊功能模块读指令要素6第一节特殊功能模块的类型及使用K2K10D10K6FNC78FROMXOO1m1m2m[D·]图10-2FROM指令格式7第一节特殊功能模块的类型及使用(2)特殊功能模块写指令指令名称助记符指令代码操作数程序步m1m2[S·]n写指令TOFNC79K、Hm1=0～7K、Hm2=0～31KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z、K、HK、Hn=1～32FROM9步(D)FROM17步表10-2特殊功能模块写指令要素8第一节特殊功能模块的类型及使用H2K10D20K2FNC79TOXOO1m1m2m[S·]图10-3TO指令格式9第二节模拟量输入模块FX2N-4AD一、技术指标及端子连接1.技术指标图10-4模拟量输入模块FX2N-4AD外观10第二节模拟量输入模块FX2N-4AD项目电压输入电流输入4通道模拟量输入。通过输入端子变换可选电压或电流输入模拟量输入范围DC-10～+10V(输入电阻200kΩ)绝对最大输±15VDC-20～+20mA(输入电阻250Ω)绝对最大输入±32mA数字量输出范围带符号位的16位二进制(有效数值11位)。数值范围-2048～+2047分辨率5mV(10V×1/2000)20μA(20mA×1/1000)综合精确度±1%(在-10～+10V范围)±1%(在-20～+20mA范围)表10-3FX2N-4AD技术指标11第二节模拟量输入模块FX2N-4AD项目电压输入电流输入4通道模拟量输入。通过输入端子变换可选电压或电流输入转换速度每通道15mS(高速转换方式时为每通道6mS)隔离方式模拟量与数字量间用光电隔离。从基本单元来的电源经DC/DC转换器隔离。各输入端子间不隔离模拟量用电源DC24V±10%55mAI/O占有点数程序上为8点(作输入或输出点计算),由PLC供电的消耗功率为5V30mA续表12第二节模拟量输入模块FX2N-4AD2.端子连接图10-5FX2N-4AD接线图注意：当采用电流输入信号或电压输入信号时，端子的连接方法不一样。13第二节模拟量输入模块FX2N-4AD二、缓冲寄存器及设置缓冲寄存器BFM，是特殊功能模块工作设定及与主机通讯用的数据中介单元，是FROM/TO指令读和写操作目标。该缓冲寄存器区由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0～#31。14第二节模拟量输入模块FX2N-4AD1.缓冲寄存器(BFM)编号BFM内容*#0通道初始化缺省设定值=H0000*#1CH1平均值取样次数(取值范围1～4096)默认值=8*#2CH2*#3CH3*#4CH4#5CH1分别存放4个通道的平均值#6CH2#7CH3#8CH4表10-4FX2N-4AD模块BFM分配表15第二节模拟量输入模块FX2N-4ADBFM内容#9CH1分别存放4个通道的当前值#10CH2#11CH3#12CH4#13～#14#16～#19保留#15A/D转换速度的设置当设置为0时,A/D转换速度为15ms/ch,为默认值当设置为1时,A/D转换速度为6ms/ch,为高速值*#20*#20恢复到默认值或调整值默认值=0*#21*#21禁止零点和增益调整缺省设定值=0,1(允许)续表16第二节模拟量输入模块FX2N-4ADBFM内容*#22零点(Offset)、增益(Gain)调整b7b6b5b4b3b2b1b0G4O4G3O3G2O2G1O1*#23零点值缺省设定值=0*#24增益值缺省设定值=5000#25～#28保留#29出错信息#30识别码K2010#31不能使用续表17第二节模拟量输入模块FX2N-4AD表中内容需要说明的有以下几点。1.带*号的缓冲寄存器中的数据可由PLC通过TO指令改写。改写带*号的BFM的设定值就可以改变FX2N-4AD模块的运行参数,调整其输入方式、输入增益和零点等。2.从指定的模拟量输入模块读入数据前应先将设定值写入,否则按缺省设定值执行。3.PLC用FROM指令可将不*号的BFM内的数据读入。18第二节模拟量输入模块FX2N-4AD①在BFM#0中写入十六进制4位数字H0000使各通道初始化,最低位数字控制通道CH1，最高位控制通道CH4。2.缓冲寄存器(BFM)的设置H0000中每位数值表示的含义如下：位(bit)=0：设定输入范围-10～+10V；位(bit)=1：设定输入范围+4～+20mA；位(bit)=2：设定输入范围-20～+20mA；位(bit)=3：关闭该通道。19第二节模拟量输入模块FX2N-4AD②输入当前值送到BFM#9～#12,输入平均值送到BFM#5～#8。③各通道平均值取样次数由BFM#1～#4来指定。取样次数范围1～4096,若设定值超过该数值范围,按缺省设定值8处理。④当BFM#20被置1时,整个FX2N-4AD的设定值均恢复到缺省设定值。这是快速地擦除零点和增益的非缺省设定值的方法。⑤若BFM#21的b1、b0分别置为1、0,则增益和零点的设定值禁止改动。要改动零点和增益的设定值时必须令b1、b0的值分别为0、1。缺省设定为0、1。20第二节模拟量输入模块FX2N-4AD⑥在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G、O(增益—零点)位的状态来指定。⑦BFM#23和#24中设定值以mV或μA为单位,但受FX2N-4AD的分辨率影响,其实际影响应以5mV/20μA为步距。⑧BFM#30中存的是特殊功能模块的识别码,PLC可用FROM指令读入。⑨BFM#29中各位的状态是FX2N-4AD运行正常与否的信息。21第二节模拟量输入模块FX2N-4ADBFM#29的位ONOFFb0当b1～b3任意为ON时无错误b1表示零点和增益发生错误零点和增益正常b2DC24V电源故障电源正常b3A/D模块或其他硬件故障硬件正常b4～b9未定义b10数值超出范围-2048～+2047数值在规定范围b11平均值采用次数超出范围1～4096平均值采用次数正常b12零点和增益调整禁止零点和增益调整允许b13～b15未定义表10-5BFM#29中各位的状态信息22第二节模拟量输入模块FX2N-4AD三、应用举例【例1】FX2N-4AD模拟量输入模块连接在最靠近基本单元FX2N-48MR的地方。现要求仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道，计算4次取样的平均值，结果存入FX2N-48MR的数据寄存器D0和D1中。分析：由特殊功能模块的地址编号原则可知FX2N-4AD模拟量输入模块编号为0号。按照控制要求设计的梯形图如图10-6所示。23第二节模拟量输入模块FX2N-4AD图10-6例1的梯形图24第二节模拟量输入模块FX2N-4AD【例2】试通过程序对模拟量输入模块FX2N-4AD的通道CH1进行零点和增益的调整，要求通道CH1为电压量输入通道，通道CH1的零点值调整为0V，增益值调整为2.5V。分析：由特殊功能模块的地址编号原则可知，FX2N-4AD模拟量输入模块编号为0号。模拟量模块的零点和增益的调整可以通过手动或程序进行。在工业自动控制系统的应用中，采用程序控制调整是非常有效的方法。相关的程序及说明见图10-7所示。25第二节模拟量输入模块FX2N-4AD图10-7例2的梯形图26第三节模拟量输出模块FX2N-4DA一、技术指标及端子连接1.技术指标模拟量输出模块FX2N-4DA27项目电压输出电流输出4通道模拟量输出。根据电流输出还是电压输出,对端子进行设置模拟量输出范围DC-10～+10V(外部负载电阻1kΩ～1MΩ)DC+4～+20mA(外部负载电阻500Ω以下)数字输入电压=-2048～+2047电流=0～+1024分辨率5mV(10V×1/2000)20μA(20mA×1/1000)综合精确度满量程10V的±1%满量程20mA的±1%转换速度2.1mS(4通道)隔离方式模拟电路与数字电路间有光电隔离。与基本单元间是DC/DC转换器隔离。通道间没有隔离模拟量用电源DC24V±10%130mAI/O占有点数程序上为8点(作输入或输出点计算),由PLC供电的消耗功率为5V30mA表10-6FX2N-4DA技术指标28第三节模拟量输出模块FX2N-4DA2.端子连接V+I+VI-……V+I+VI-CH1……CH4FX2N-4DA○○○○电压输出信号电流输出信号图10-9FX2N-4DA接线图29第三节模拟量输出模块FX2N-4DA二、缓冲寄存器及设置模拟量功能模块FX2N-4DA的缓冲寄存器BFM由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0～#31。1.缓冲寄存器(BFM)编号30BFM内容*#0(E)模拟量输出模式选择缺省值=H0000*#1CH1输出数据*#2CH2输出数据*#3CH3输出数据*#4CH4输出数据*#5(E)输出保持或回零缺省值=H0000#6、#7保留*#8(E)CH1、CH2的零点和增益设置命令，初值为H0000*#9(E)CH3、CH4的零点和增益设置命令，初值为H0000表10-7FX2N-4DA模块BFM分配表31BFM内容*#10CH1的零点值单位:mV或mA例:采用输出模式3时各通道的初值:零点值=0增益值=5000*#11CH1的增益值*#12CH2的零点值*#13CH2的增益值*#14CH3的零点值*#15CH3的增益值*#16CH4的零点值*#17CH4的增益值#18、#19保留续表32BFM内容*#20(E)初始化初值=0*#21(E)I/O特性调整禁止,初值=1#22～#28保留#29出错信息#30识别码K3010#31保留注:1.带*号的BFM缓冲寄存器可用TO指令将数据写入。2.带E表示数据写入到EEPROM中，具有断电记忆。续表33第三节模拟量输出模块FX2N-4DA①BFM#0中的4位十六进制数H0000分别用来控制4个通道的输出模式，由低位到最高位分别控制CH1、CH2、CH3和CH4。2.缓冲寄存器(BFM)的设置在H0000中:位(bit