第七章PLC特殊功能模块的编程及应用概要

1、第七章特殊功能模块现代工业控制许多新课题，仅仅靠通用I/O模块来解决，一方面在硬件方面的费用高,软件编程方面麻烦，另一方面有些控制任务甚至无法用通用I/O来完成O 各厂家开发出来的品种繁多的特殊I/O,增强了PLC的功能，扩大了应用范围，也为PLC的智能化，网络化，专业化提供了基 flujo分类:模拟量输入输出模块PID过程控制模块 中断输入模块与快速响应模块 高速计数模块 运动控制模块 通信模块 模拟量设定功能扩展板 数据处理与控制模块第一节模拟量输入输出模块A工业控制中，某些输入量（如压力、温度、流量、转速等）是模拟量，某些执行机构 （如伺服电动机、调节阀、记录仪等）要 求PLC输出模拟量

2、信号，而PLC的CPU只 能处理数字量；传感器和变送器的模拟量为标准的电流或电压，如420mA,15V,010V, PLC可有A/D转换器将模拟量转换为数字量；带正负号的电流或电压信号在A/D转换后用二进制的原码或补码表示。 D/A转换器可将PLC的数字输出量转换为模拟量 电压或电流信号，去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务是完成A/D转换和D/ A转换的，可以是单独的A/D转换或在D/A转换（只有输入 通道或输出通道），如模拟量输入模块FX2N 一 4AD,模拟量输出模块FX2N4DA；也可以是模拟量输入输出模块（每块模块有输入通道和输出通道），如FX2N3A；A例如：加热炉的温度用热

3、电偶或热电阻检测，温度变送器将温度信号转换为标准电流（如420mA）或标准电压（如15V）后送给模拟量输 入模块，经A/D转换后得到温度成比例的数字量，CPU将它与温度设定值比较,并按某种控制规律对差值进行运算，将结果 （数字量）送给输出模块，经D/A转换后变为电 流或电压信号，用来控制电动调节阀的开度，通过控制天然气的流量实现对温度的闭环控制o如果，用PLC的温度检测模块（如FX2N 一4AD-TC, FX2N-4AD-PT）,温度传 感器（热电偶或热电阻）与它们直接相连,可省去温度变送器。 FX系列PLC的一般性能指标： 小型PLC一般没有模拟量I/O模块或只有通道数 有限的8位A/D或D

4、/A模块； 大中型PLC可配置成百上千个模拟量通道，且 一般是12位的； 模拟量输入、输出信号可以是电压或电流信号; 可以是单极性信号，如05VQ10V,15V,420mA；也可以是双极性 信号，如50mV, 5V, 10V, 20mA,可以 输入多种量程的电压或电流。 模拟量I/O,每块可能有2,4,8,16个通道， 有的模块有输入通道和输出通道。 A/D,D/A转换器的二进制位数反映了它们的 分辨率，位数越多，分辨率越高，如8位 A/D转换器分辨率为1/28=0.38% ； 另一个重要指标是转换时间； 各模块都是用光电耦合器和DC/DC转换器 来隔离输入/输出信号和PLC的电源。几种模拟量

5、输入输出模块: 模拟量输入输出模块FX3A 模拟量输入模块FX-4AD 模拟量输出模块FX-2DA 温度传感器模拟量输入模块FX-2AD-PT 热电偶温度传感器模拟量输入模块FX4AD-TC一、模拟量输入模块FX-4AD1、基本技术指标 4通道12位模拟量输入模块 各通道可指定为电流输入(20mA+20mA)或电压输入 (10V+10V), 分辨率为20WX, 5mA,综合精度为1%, 转换速度最高为6ms/通道， 在程序中，占用8个输入输出点，一台FXn最多可连接8个FXn-4AD模块。2、模块编号从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号07。3、缓冲寄存器(BFM)的分配BFM区由32个16位

6、的寄存器组成，编号为#0#31。4、瞬时值和设定值的读出和写入用TO/FROM指令。二、模拟量输出模块FX-2DA1、基本技术指标 2通道12位模拟量输出模块 各通道可指定为电流输出(4mA+20mA)或电压输出 (10V+10V), 分辨率为20uA, 5mA.综合精度为1%, 转换速度最高为9ms/通道,在程序中，占用8个输入输出点，一台FXn最多可连接8 个FXn2DA模块。2、模块编号从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号07。3、缓冲寄存器(BFM)的分配BFM区由32个16位的寄存器组成，编号为#0#31。4、瞬时值和设定值的读出和写入用TO/FROM指令。三、FX-4AD和FX-2

7、DA的使用每一个I/O模块，都要掌握其BFM的分配再用TO/FROM对各BFM寄存器进行读写FX-4AD 的 BFM：(1) BFM#O,写入十六进制4位数字HOOOO,使各 通道初始化，最低位数字控告偏道1,最高位控制 通道4；各位数字意义：0：1：2：设定输入范围10+10V；设定输入范围+4+20mA;设定输入范围20+20mA;3：关闭该通道。如：BFM#0=H3310,贝个输入通道，CH1 ：设定 输入范围+10V ； CH2：设定输入范围+4+20mA ； CH3, CH4：关闭。(2)输入的当前值送到BFM#912,输入的平均值设定值超范围，按缺省取样次数范围14096, 值8次

8、处理。(3)各通道平均值取样次数分别由BFM#14指定,(5)若BFM#21的b1bO=1O,则增益和零点的设定值禁止改动。若b1bO=O1,允许改动零点和增益的设定值,零点：数字量输出为0时的输入值;增益：数字量输出为+1000时的输入值。(6) BFM#23, #24内的增益和零点设定值会被送 到指定输入通道的增益和零点寄存器中，而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。女口： BFM#22内G1O1 (b1b0) =11,贝ijBFM#23,24的设定值送入通道1的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点可统一调整，也可单独调整。(7) BFM#23, 24的

9、设定值单位为mV,pA,但受 分辨率影响，实际响应步距为5mV/20 pAo(8) BFM#30中存放特殊功能模块的识别码，PLC用FROM指令读入，FX4AD识另lJ码为K2010,用户可在程序中利用识别码，在传送数据前先确认模块。(9) BFM#29中各位的状态是FX-4AD运行正常否 的信息，如：b2=0,表示DC24V电源正常，b2=1贝I电源有故 障。用FROM指令读取BFM#29,可作响应处理。表中带*号 的BFM可用 TO指令写入 数据，PLC 由 STOP 一 RU N时将数据 写入BFM中, 当 FX-2DA 通电时， BFM值复位, 恢复为缺省 设定值。BFM内W22零点、

10、堵筑闫，b3 bZblbOG202G1O1Z3*血值mV MA).“井愎定值,0 24_*值 6, 191g . - 20为 *0 及定值 Wtt-H0 21止零口和绢HIT设定值一。1允许(1) BFM#0中的两位十六进制分别用于控制两通道的输出模式，最低位控制CH1,最高位控制CH2,0：电压输出(TOrlOV) 1：电流输出(+4+20mA)如：H10：表示CH1为电压输出，CH2为电流输出；(2)输出数据写入BFM#1, 2； BFM#1为CH1数据，BFM#2 为CH2数据，缺省值为0；(3) PLC由RUN一STOP后，FX-2DA输出是保持最后的输出 值还是回零点，取决于BFM#

11、5中的十六进制数值。BFM#5中:CH1保持;CH1回零;CH1保持;CH1回零;(4) FX-2DA的识另U码为K3010,存于 BFM#30 中；(5) BFM#29中，各位的状态是FX-2DA运 行正常否的信息。四、程序举例1例1J假设FX4AD模拟量输入模块连接在最靠近基本单元FX64MR的地方， 故特殊功能模块号为No0。仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道.计算平均 值的取样次数为4次,利用PLC的DO和D1分别接收这两个通道输入坡的平均值，其梯形 图程序如图4-5所示。雷埃NdOBFM -加中第 取别码送f|D4看沙叼为2010（即为FX4AD）.M Ml 为 ONH3

12、300-BH40(通第初她 化XCH1 .CH2 力电任A.CH3 , CH4关用在/M和2中设定CHL CH2计平均值的取8次数为4BEM29中箭状叁信分解耳码 M25-M1O若收而由0.则BFM-5fn*6 的内容将传送到PLC中的DO和D14-5例1的棒形用卷序1例21若FX2DA模拟量输出模块连接在2号模块的位置,CH1设定为电压输出. CX2设定为电流输出。当PLC从RUN转为STOP状态，最后的输出值保持不变，其悌形 像程序如图4-6所示.B段1的HFMHK识弼再）送到D2(!Z-K3O1O(FX 2DA 的做剧叼JBMl 为 ONH10一模块I的BFMO,CH1,电出出CH2,电

13、次出(DO)-BFM 1(出 1CH1) (DI)-BFM 2(出 M CH2)BI*Me29(blS-bO) -(M25-M1O) 徒状办信总阳46例2的悌形同程存第二节其它特殊I/O模块一、中断输入模块与快速响应模块适合于要求快速响应的控制系统，接收到中断输入信号 后，暂停正在进行的主程序，转去执行中断程序，执行 完后返回来继续执行主程序； A系列中断输入模块有16个中断输入点，响应时间小于0.2ms,可在输入脉冲前沿或后沿起动；点中断输入X05；有的整体式PLC集成了中断输入模块的功能，如FX有6 PLC输入/输出间存在着因扫描工作方式引起的延迟，可 达到两个扫描周期的延迟。但快速模块可

14、快速地响应输 入脉冲，或监控很窄的输入脉冲。模块的输出与PLC扫描过程无关，由输入量直接控制,输出量同时还受到用户程序的控制。二、高速计数模块 PLC梯形图程序中计数器的最高工作频率受扫描周期的限制，只有几十Hz； 工业控制中，有时要求PLC有快速计数功能，计数脉冲可能来自旋转编码器，机械开关或电子开关。高速计数模块： 可对几十KHz,甚至上MHz的脉冲计数， 有一个或几个开关量输出点， 当计数器当前值N预置值时，输出被驱动， 与扫描周期无关，可保证负载被及时驱动;如：生产线上，传送带用伺服电动机驱动,旋转编码器发出能反映传送带位移量的计数脉冲，送给高速计数模块计数，CPU根据计数值与位置设定

15、值的差值，从模拟量输出模块送出模拟量控制信号，经伺服控制器功率放大后控制伺服电动机的转动和停车过程，实行运动速度和位置的闭环控制。A FX系歹）内置有：2点1相60Hz, 4点1相10KHZ, 1 点2相30KHZ, 1点1相5KHz,的高速计数器 FX的高速计数模块FX-1HC,可作2相50K, 1通道的高速计数器，可与编码器相连, 一台FX可接8块FX-1HC, 占用8个输入输出点三、运动控制模块模块带有微处理器，控制运动物体的位置、速度和加速度，可控制直线运动或旋转运动，单轴或多轴运动。 使运动控制与PLC顺序控制功能有机结合，用于 机床，装配机械等场合。 位置控制一般采用闭环控制，用伺

16、服电动机作驱动装置 如：用步进电动机作驱动装置，可采用开环控制,也可采用闭环控制。属于运动控制模块的有：(1) FX-1PG脉冲输出模块(2)定位模块：FX-10GM, FX-20GM, E-20GM(3)可编程凸轮控制单元FX1RMSET(1) FX-1PG脉冲输出模块/可作1轴控制, /用FROM/T。指令设定各种参数，读出定位值和运行速度, /占用PLC8点I/O/ 一台FX可接8块FX1 PG(2)定位模块：FX-10GM, FX-20GM, E-20GM/oo0/00FX-10GM是1轴定位单元，最高输出为100kbit/s,有4个通用输入和6点通用输出FX-20GM, E-20GM

17、是2轴定位单元， 内置EEPROM, E-20GM可单独使用，可执行直线插补,弧插补，或独立的2轴控制,最高输出为200kbit/s,占用8点I/OFXT0GM和FX-20GM须通过FXCNVIF变换器与FX相连。(3)可编程凸轮控制单元FX1RMSET 在机械控制系统中，常通过检测角度位置来接通或断开外部 负载，过去常用机械式凸轮开关 但机械式凸轮开关，要求加工精度高，易磨损， PLC可编程凸轮控制单元FX1 RM-SET可实现高精度角度位 置检测,可单独使用，也可与FX联用，/使用与它构成一体的数据设定组件，可进行动作角度设定和 监视，/内置EEPROM,可存放8种不同程序， /配套，无刷

18、转角传感器，电缆最长达100m,/ FX可接3块FX1RMSET,占用8点输入输出点, /用光电耦合器隔离，响应时间为3ms。UI通信模块据寄存器设:二，lii PLC通信网络的接口一通信模块。 PLC的通信模块用来完成与别的PLC,其他智能控制设备 或主计算机之间的通信。 远程I/。系统也必须配备相应的通信接口模块。 FX通信模块，包括：功能扩展板，适配器和通信模块。/ RS-232C通信用功能扩展板与通信模块/ FX422BD通信用功能扩展板/ RS-232C/485变换接口 FX485PCIFSET/ RS-485通信用适配器与通信用功能扩展板/ MELSECNET/MINI接口模块AR

19、S-232C通信用功能扩展板与通信模块 FX232BD通信用功能扩展板o价格便宜，可安装在FX内部，传送距离15m,最大传输速 率19200bit/s,o除与RS-232C设备通信外，还可通过PC的专用软件向FX 传送程序，或通过PC监视PLC的运行状态。 FX-232IF o是RS-232C通信模块，在FX上最多可连接8块FX-232IF, o用光电耦合器隔离，用FROM/TO命令收发数据。RS-232C通信模块(FX-232IF )和功能扩展板(FX-232-BD ),连接在PLC上，可与PC、PRT等装有RS232C的 外部设备通信，通信时，可使用FX的串行数据传送指令(RS), 串行通信接口的波特率、数据长度、奇偶性等可由特殊数 FX-422-B D通信用功能扩展板 FX422BD用于RS-422通信,0可边接PLC的外部设备，数据存取单元（DU）,人机 界面（GOT）,o可同时将两台外部设备接在FX上, o安装在PLC内部，不需外部安装空间,传送距离为50m,最大传输