案例六:PLC与恒压供水系统设计知识点1PLC外部设备指令(2课时)知识点2PLC模拟量模块应用及编程(2课时)1、知识目标(1)熟悉PLC在模拟量调节中的应用及相关应用指令(读写指令)(2)了解恒压供水控制系统的工作原理与组成,了解系统中模拟量模块的功能。(3)熟悉几种特殊模块的功能及使用(4)掌握特殊模块指令的使用方法2、能力目标(1)能够正确使用FX-2AD功能模块(2)能根据控制要求编写特殊功能模块控制程序重点:PLC读、写特殊功能模块指令、FX2N-2AD的使用难点:FX2N-2AD的使用与编程主要教学方法:案例教学法、任务教学法。PLC模拟量调节模块的应用与编程方法(4课时)教学组织:案例应用背景与教学目标(10分钟)恒压供水系统组成与工作原理(15分钟)FX2N系列特殊功能模块介绍(10分钟)PLC特殊功能模块指令功能与应用(10分钟)FX2N-2AD的使用(45分钟)FX2N-2AD的应用实例(35分钟)FX2N-2AD编程练习任务布置(10分钟)学生动手练习FX2N-2AD编程与老师巡回指导(20分钟)考核评价与任务总结(10分钟)知识扩展—模拟量输入模块FX2N-4AD简介与应用(15分钟)应用背景本案例以PLC+变频器为控制系统的核心,讨论大型建筑群供水系统压力的设计。本例以变频器PID控制一台泵进行变频调速,实现压力调节,根据用户需水情况,由PLC自动控制其余的泵投入工频运行,确保系统的供水压力恒定。系统的组成及工作原理系统的组成及工作原理①系统组成:PLC、变频器、四台水泵、传感器、A/D转换器、供水箱、交流接触器组及电磁阀组等。②系统的压力控制用一台泵变频调速,其余泵工频运行来实现。③当系统用水量少时,用一台泵变频调速可实现设定压力(0.1Mpa);④当用水量增加时,需要启动2台泵运行(一台变频调速,另一台工频运行);⑤当用水量达到高峰时,需要启动三台泵共同运行(一台变频调速,两台工频运行)。变频器的变频控制来自于变频器的PID控制。系统的组成及工作原理⑥系统的备用泵是当运行泵出现过热不能继续运行时调换用的,它既可变频运行,也可工频运行。⑦当系统只有一台或两台泵运行时,泵运行一定时间后需要轮换操作;⑧当系统用水量大幅波动时,变频器的频率也大幅变化,当超过上下限时也需要进行泵的增减操作,这些操作都需要用PLC控制交流接触器组来实现。⑨当系统启动时,供水箱需要有一定的水位,PLC通过A/D转换模块时刻监视供水箱的水位,当水位不足时,PLC打开供水电磁阀,使水箱水位提高;当水位较高时,PLC关闭供水电磁阀。FX2N系列特殊功能模块—FX2N-2AD⑩PLC要能够接受设备状态的参数如:速度、加速度、位移、压力、流量、温度等模拟量,必须通过A/D转换模块将这些量转化为数字量,因此,FX2N-2AD是PLC了解现场状态的重要模块之一。FX2N-2AD模数转换模块概述1.FX2N-2AD模数转换模块受PLC控制并将2点模拟量转换成12位的数字量,存到指定的缓冲区中,等待PLC取走。2.FX2N-2AD既可以作为FX2N的模数转换模块,也可以作为FX0N和FX2NC的模数转换模块。它的两个通道既可以选择电压模拟量,也可以选择电流模拟量,但两个通道必须选择相同的模拟量。FX2N-2AD技术指标FREOM与TO指令1.PLC对FX2N-2AD的操作是通过FROM/TO两个功能指令进行;2.FROM是读指令,用于将模块FX2N-2AD转换好的数据传送到PLC;3.TO指令用于将PLC的指令如转换通道、转换时间及转换速度等控制信号写到FX2N-2AD的数据缓冲区中,实现PLC与FX2N-2AD模块之间的自由通讯。FREOM与TO指令4.FROM:将编号为m1(0~7)的特殊功能模块内编号为m2(0~32767)开始的n个缓冲寄存器(BFM)的数据读入PLC,并存入D开始的n个数据寄存器中。FROMm1m2DnFROMk1k29k4m0k1X1FREOM与TO指令5.接在PLC基本单元右边扩展总线上的的功能模块从紧靠基本单元的那个开始,其编号依次为0~7,n是传送数据的字数,n=1~32(16位操作)或n=1~16(32位操作)FREOM与TO指令6.T0:将PLC基本单元从S指定的元件开始的n个字的数据写到编号为m1的特殊功能模块中编号为m2开始的n个缓冲寄存器中。TOm1m2SnTOk1k12D0k1X2FX2N-2AD的使用—接线1.FX2N-2AD有两个模拟量通道,必须同时接电压输入或电流输入,如果用电流输入,则VIN和IIN必须短接,如图中的第二通道。2.如果输入接电压,且电压有波动或外部接线中有干扰,可在VIN和COM之间接一0.1~0.47μF,DC25V的滤波电容,如图中的第一通道。FX2N-2AD的使用—增益与偏置一、出厂时的增益与偏置①图19-3为FX2N-2AD出厂已经调好了增益和偏置;②图a)为电压输入,输入的模拟量是0~10V,对应的数字量是0~4000,由于FX2N-2AD的数字量是12位,最大的12位数字量是4095,与其对应的模拟量是10.238V;③电流输入时图b),输入的模拟量是4~20mA,而对应的数字量是0~4000,最大的12位数字量对应的模拟量是20.38mA。④电压在10~10.238V,电流在20~20.380mA,数字量大于4000~4095部分可以通过软件设置不用而被忽略;⑤应注意当V-0.5V,V+15V时此单元有可能损坏;当I-2mA,I+60mA时此单元有可能损坏。FX2N-2AD出厂时的增益和偏置FX2N-2AD的使用—增益与偏置的调整二、当现场输入的模拟电压不是0~10V,电流不是4-20mA,需要进行增益与偏置的调整。①偏置值和增益值的调整是根据实际的模拟输入值设定一个数字值,设定时需要用到电压发生器或电流发生器发出电压值或电流值,用FX2N-2AD的容量调节器调节数字量的大小,使之符合增益值和偏置值的要求如图19-4。FX2N-2AD的使用—增益与偏置的调整FX2N-2AD的使用—增益与偏置的调整(一)增益调整①电压增益调整:将电压发生器接至FX2N-2AD的电压输入端如图19-4a),增益值的调整图19-5b),电压发生器确定0V或5V,通过旋转A/D增益容量调节器,数字量分别调到0或4000,即改变了电压增益的大小。②电流增益调整:将电流发生器接至FX2N-2AD的电流输入端如图19-4b),增益值的调整图19-5d),电流发生器确定0mA或10mA,调整A/D增益容量调节器,数字量分别调到0或4000,也就改变了电流增益。③输出的数字量为0~4000。这些设置都是从获得最大分辨率的角度来考虑的。对于同样的输入量,如果输出值设置的小于4000,将使分辨率降低。FX2N-2AD的使用—增益与偏置的调整FX2N-2AD的使用—增益与偏置的调整(二)偏置调整1.当现场输入的模拟量电压不是0~10V,而是1.0~10V;电流不是4~20mA,而是5~20mA或其他什么值时,为了得到最大分辨率,可进行偏置调整。2.偏置调整就是将输入的电压模拟量为1.0V时输出的数字量调整为0,将输入的电流模拟量为5mA时输出的数字量调整为0。偏置调整也要用到图19-4的电压发生器或电流发生器,调整方法同上。3.调整时要注意以下几点:1)两个通道CH1和CH2的增益调整和偏置调整是同时完成的(两个通道互相影响);2)数字值不稳定时,用几次数值平均法设置增益或偏置值;3)当增益和偏置调整时,按增益—偏置顺序反复调节。FX2N-2AD的使用—缓冲区分配①FX2N-2ADBFM分配表(表19-2)是在FX2N-2AD内部专门留出的与PLC进行通讯的存储区域,在这个区域内,存放转换好的12位数字量,存放来自PLC对该模块转换开始的命令和转换通道的命令。②BFM#0的b7~b0位存放转换好的数字量的低8位,其b15~b8位未使用;③BFM#1的b3~b0位存放转换好的数字量的高4位,其b15~b4位未使用;④BFM#2~#16未使用;⑤BFM#17的b1位:确定模拟量转换开始位(上升沿),b1=0↗1模拟量转换开始;⑥BFM#17的b0位:通道选择,b0=0通道1即CH1模拟量转换,b0=1通道2即CH2模拟量转换。FX2N-2AD的应用实例①FX2N-2AD模块的两个通道均要接转换的模拟量:②通道1—X10,通道2—X11。③通道1转换的数据存到D26中,通道2转换的数据存到D46中。④当采样值不稳定时,采用数值平均法以滤去高频干扰,平均次数为10,通道1的平均值放在D26中,通道2的平均值放在D46中,计算平均程序梯形图如图19-7所示。⑤为了计算10次采样平均值,开辟了两个数据栈区:⑥第一个栈区D20~D11,存放第一通道的10次采样值;⑦第二个栈区D40~D31,存放第二通道的10次采样值。⑧每次采样数据的存放采用字左移指令,将最新采样的值放入栈顶,栈底的数据自然丢失。10次采样平均值的计算使用循环指令,循环10次,将栈区的10个数据依次相加后平均。⑨图中第一个梯阶完成PLC向FX2N-2AD发布通道转换命令:⑩b0=0,b1=0(第一通道),b1=0↗1转换开始命令;11接着PLC向FX2N-2ADBFM#0、#1缓冲区取出转换好的数据放进D10中,接下来将D10压入第一栈区的栈顶(执行字左移指令),调用平均计算子程序P1,最后将计算好的平均值放在D26中。图中第二个梯阶完成PLC向FX2N-2AD发布通道转换命令:b0=1,b1=0(第二通道),b1=0↗1转换开始命令;接着PLC向FX2N-2ADBFM#0、#1缓冲区取出转换好的数据放进D30中,接下来将D30压入第二栈区的栈顶(执行字左移指令),调用平均计算子程序P2,最后将计算好的平均值放在D46中。子程序P1是完成通道1前10个采样数据平均值计算的程序;子程序P2是完成通道2前10个采样数据平均值计算的程序。FX2N-2AD的应用实例整体程序练一练、:FX2N-2AD的应用假设某系统控制要求如下:1)当输入X0为1时,需要将模拟量输入1进行A/D转换,并将转换结果读入到PLC的数据寄存器D100中;2)当输入X1为1时,需要将模拟量输入2进行A/D转换,并将转换结果读入到PLC的数据寄存器D101中。编写PLC控制程序。练一练、:FX2N-2AD的应用LDX0TOK0K17H0000K1;BFM17bit0写入0选择通道1TOK0K17H0002K1;BFM17bit1写入1启动A/D转换FROMK0K0K2M100K2;BFM0/1数据读入M100~M131MOVK4M100D100;数据传送到D100LDX1T0K0K17H0001K1;BFM17bit0写入1选择通道2TOK0K17H0003K1;BFM17bit1写入1启动A/D转换FROMK0K0K2M100K2;BFM0/1数据读入M100~M131MOVK4M100D101;数据传送到D101模拟量输入模块FX2N-4AD简介FX2N-4AD:模数转换模块四个输入通道12位数字量14.2.2FX2N-4AD与外部的连接FX2N-4AD与电压信号的连接采用电缆使用双绞屏蔽电缆,若存在干扰和波动,可在电压输入端接一个0.1~0.47μF的滤波电容;FX2N-4AD与电流信号的连接,将V+和I+连在一起。如果电缆存在很大的电气干扰可将模块的外壳接地端与FX2N-4AD的接地端相连。PLC的连接:采用专用连接电缆现场输入信号FX2N-4AD与电压信号的连接电流信号的连接缓冲存储器(BFM)的分配BFM内容说明·#0通道初始化,默认值=H0000①带·的缓冲区(BFM)可以用PLC的TO指令写入;不带·的缓冲区(BFM)可以用FROM指令将数据读入PLC的内存②在从模拟特殊功能模块读出数据之前,确保这些数据已经送入这些缓冲区中,否则,读出的数据是以前保存的·#1通道1计算平均值的采样数(1~4096),用于