可编程控制器应用技术(张万忠)(第二版)第10章

化学工业出版社目录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化学工业出版社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。化学工业出版社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化学工业出版社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化学工业出版社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化学工业出版社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化学工业出版社[D·]图10-2FROM指令格式7化学工业出版社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化学工业出版社[S·]图10-3TO指令格式9化学工业出版社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化学工业出版社通道模拟量输入。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化学工业出版社通道模拟量输入。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化学工业出版社接线图注意：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化学工业出版社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化学工业出版社缓冲寄存器(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化学工业出版社内容#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化学工业出版社内容*#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化学工业出版社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化学工业出版社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化学工业出版社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化学工业出版社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化学工业出版社的位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化学工业出版社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化学工业出版社【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化学工业出版社一、技术指标及端子连接1.技术指标模拟量输出模块FX2N-4DA27化学工业出版社通道模拟量输出。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化学工业出版社……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化学工业出版社