PLC扩展设备的类型及使用课件

1、3.10 PLC的模拟量控制3.10.1扩展设备的类型及使用FX系列PLC的扩展设备有扩展单元(Extension Unit、扩展模块(Extension Block、特殊功能模块(Special FunctionBlock、功能扩展板(Extension Function Board。扩展单元和扩展模块用来增加I/O点数,在第6章已做介绍。特殊功能模块主要用来完成一些特殊的功能,如A/D转换、D/A转换、高速计数、定位控制等,其硬件电路完善,有的自带CPU。它们都安装在主机之外。功能扩展板安装在主机内,不占用主机外的空间,扩展主机的某些功能,如各种通信板、输入/输出扩展板、模拟量输入/输出扩

2、展板等。FX系列PLC的特殊功能模块大致可分为:模拟量输入/输出模块;高速计数器模块;定位控制模块;旋转角3.10.1扩展设备的类型及使用1.硬件系统配置主机扩展就是在主机上安装功能扩展板、存储器卡盒等,或在主机上增加硬件单元或模块。主机扩展时,首先要解决配置问题。配置FX2N系列PLC 硬件系统时,应满足如下条件。(1系统的开关量I/O点数不超过256点。(2当系统中有特殊功能模块时,系统的开关量I/O点数n应满足:n256k,式中,k为系统中所有特殊功能模块的等效I/O点数之和。(3每台主机连接的特殊功能模块不超过8块。 3.10.1扩展设备的类型及使用(4 系统中所有扩展设备消耗的内部D

3、C 5 V电源电流总量不超过主机或扩展单元内部DC 5 V电源提供的电流总量;系统中所有扩展设备消耗的外部DC 24 V电源电流总量不超过主机或扩展单元外部DC 24 V电源提供的电流总量。 3.10.1扩展设备的类型及使用2.模块的连接与编号系统配置完成后,就可把主机和各扩展设备用扩展设备自带的扩展电缆或专用电缆按硬件手册的说明进行连接、安装。当PLC与特殊功能模块连接时,数据通信是通过特殊模块的读/写指令FROM/TO来实现的。为了使PLC能够准确地查找到指定的功能模块,每个特殊功能模块都有一个确定的地址编号,编号的方法是从离主机最近的特殊功能模块开始,顺序编成07号,编号不能超过7,如图

4、9.1所示。注意PLC的扩展单元不记录在内。 图9.1FX2N系列PLC的硬件系统3.10.1扩展设备的类型及使用3.FX系列PLC对特殊功能模块的读写操作FX系列PLC与其特殊功能模块之间的通信是通过FROM/TO 指令执行的。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。1BFM读出指令该类指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表9.1所示。 3.10.1扩展设备的类型及使用表9.1BFM读出指令的要素表指令名称助记符指令代码(位数操作数范围程序步m1m2D nBFM 读出FROMFROM(PFNC78(16/32K、Hm+=

5、07K、Hm1=031KnY、KnM、KnST、C、D、V、ZK、Hn=132FROM (9步DFROM (17步 3.10.1扩展设备的类型及使用FROM指令,是将特殊功能模块缓冲寄存器BFM的数据读到PLC基本单元的指令。如图9.2所示,X3=ON时,FROM指令执行。从特殊功能模块#2的缓冲寄存器#20、#21、#22中读出16位数据传至PLC基本单元的D0、D1、D2三个单元中。X3=OFF时, FROM指令不执行,传送地点D0、D1、D2中的数据不变。 图9.2FROM指令应用3.10.1扩展设备的类型及使用2 BFM写入指令该类指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表9.2所示。

6、TO指令,是由PLC基本单元对特殊功能模块缓冲寄存器BFM写入数据的指令。如图9.3所示,X1=ON时,TO指令执行。将PLC基本单元D0、D1的数据写入特殊功能模块#1的缓冲寄存器#10、#11中。X1=OFF时,FROM指令不执行,BFM#10、#11中的数据不变。 3.10.1扩展设备的类型及使用表9.2BFM读出指令的要素表指令名称助记符指令代码(位数操作数范围程序步m1m2SnBFM 写入TOTO(PFNC79(16/32K、Hm+=07K、Hm1=031KnX、KnY、KnM、KnS T、C、D、V、ZK、Hn=132FROM9步DFROM17步 3.10.1扩展设备的类型及使用

7、图9.3TO指令应用M8028=OFF时,FROM/TO指令执行过程中,禁止中断, FROM/TO指令可在中断程序中使用;M8028=ON时,FROM/TO指令执行过程中,允许中断,FROM/TO指令不能在中断程序中使用。 3.10.2模拟量输入/输出模块可以通过使用模拟量输入/输出模块来进行模拟量(电压、电流等的输入和输出,从而使PLC实现工业自动化(FA控制中不可或缺的模拟量控制功能。如模拟量输入/输出模块与PID过程控制模块或PID回路运算功能指令配合使用,即可实现温度、压力、流量等过程量的PID控制;用户可充分利用PLC的算术运算功能和数据处理能力,编制模糊控制算法等程序,实施模拟量的

8、模糊控制,达到智能控制的目的。 3.10.2模拟量输入/输出模块1.性能指标FX2N-2AD是一个2通道12位高精度模拟量输入模块,能够将DC010V、05V,或DC420mA的模拟量输入转换成一个数字量并传送到PLC中。其性能如表9.3所示。3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD表9.3FX2N -2AD模拟量输入模块的性能指标项目电压输入电流输入模拟输入范围出厂时该单元调整为数DC 010 V对应。当使输入或DC 05 V输入时和增益值。字量:04 000与模拟量:用FX2N-2AD作为电流时,必须重新调整零点。DC 010 V,DC 05 V (输入电阻200 k。警告:输入电压

9、超过DC -0.5 V+15 V范围,可能造成模块损坏420 mA(输入电阻250 K警告:输入范围超过-2mA,+60mA范围,可能造成模块损坏3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD表9.3FX2N -2AD模拟量输入模块的性能指标(续表项目电压输入电流输入转换速度每通道2.5 ms (顺控程序或同步电源规格模拟电路:DC 24 V10% 50 mA;数字电路:DC 5 V 20 mA(由主机单元提供隔离在模拟电路和数字电路之间用光电耦合器进行隔离;主单元的电源用DC/DC转换器进行隔离;模拟通道之间不进行隔离。占用I/O点数模块占用8个输入或输出点(

10、可为输入或输出消耗电流50 mA(每只DC 24 V的消耗电流绝缘承受电压AC 500 V 1 min(在所有的端子和外壳之间适用PLC FX0N/FX2N/FX2NC系列PLC 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD表9.3FX2N -2AD模拟量输入模块的性能指标(续表项目电压输入电流输入输出特性每个通道的输入特性都是相同的3.10.2模拟量输入/输出模块FX2N-2AD3.10.2.1模拟量输入模块2.接线FX2N-2AD的接线如图9.4所示。 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD图9.4中,*1FX2N-

11、2AD不能一个通道作为模拟电压输入,另一通道作为电流输入,因为两个通道使用相同的偏移和增益值。对于电流输入请按图示将VIN和IIN外接。*2当电压输入点有波动或干扰时,请连一个0.10.47m F/25V电容在*2处。3.缓冲寄存器(BFM的分配表FX2N-2AD的缓冲寄存器(BFM的分配表见表9.4。 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD表9.4FX2N -2AD的BFM分配表BFM号b15b8b7b4b3b2b1b0#0不能使用输入数据的当前值(低8位数据#1不能使用输入数据为当前值(高4位数据#17不能使用A/D转换开始A/D转换通道#1831不

12、能使用 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2ADBFM#0:存储由BFM#17指定通道的输入数据的当前值(低8位数据,当前值以二进制数据形式保存。BFM#1:保存输入数据的当前值(高4位数据,当前值以二进制数据形式保存。BFM#17:b0指定A/D转换的通道号(CH1,CH2b0=0指定A/D转换的通道号CH1 b0=1指定A/D转换的通道号CH2 b1=01时,D/A转换过程开始 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD4.应用举例下面的编程举例是FX2N-2AD与FX2N系列PLC连接时的梯形图标准形式,只有带下划

13、线的元件号能够在编程时修改。【例9-1】模拟量输入编程如图9.5所示。图9.5模拟量输入编程3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD图中,CH1的A/D转换执行输入条件:X0。CH2的A/D转换执行输入条件:X1。CH1的A/D转换输入数据:D100(用辅助继电器M100M95代替,一次指定这些数字。转换速度:从X000和X001接通到A/D转换数据在主机单元数据寄存器中的保存所需时间为:2.5ms/通道。*1当你使用FX0N系列PLC时,把“*1”的电路改为如图9.6所示的电路。图9.6针对FX0N编程的修改电路3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.

14、2.1模拟量输入模块FX2N-2AD【例9-2】使用平均值编程。当不能读取一个稳定的数字值时,可以在图9.7后面增加下述编程,使用平均值。 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD 图9.7模拟量输入求平均值编程3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.1模拟量输入模块FX2N-2AD图中,通道1的A/D转换输入数据:D100。通道2的A/D转换输入数据:D102。采样次数:D118。采样频率和平均频率一致性标志:M133。通道1的平均值:D111,D110。通道2的平均值:D113,D112。上述编程举例中采取次数平均值取20次,可取平均次数范围为1

15、262144。 3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA3.10.2模拟量输入/输出模块1.性能指标FX2N-2DA是一个2通道12位高精度模拟量输出模块,用于将12位的数字值转换成2路模拟输出(电压输出和电流输出。其性能如表9.5所示。表9.5FX2N -2DA模拟量输出模块的性能指标项目电压输出电流输出模拟输出范围DC 010 V,DC 05 V(外部负载阻抗为2 K1 M420 mA(外部负载阻抗为500或更小在装运时,对于DC 010 V的模拟电压输出,此单元调整的数字是04 000。当使用FX2N-2DA并通过电流输入或通过DC 05 V输出时,就有必要通过偏置和增益调节器进行

16、再调节。数字输入12位3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA表9.5FX2N -2DA模拟量输出模块的性能指标(续表 项目电压输出电流输出分辨率 2.5 mV(10 V/4 000、1.25 mV(5 V/4 000 4 A(204/4 000综合精度1%(全范围010 V1%(全范围420 mA转换速度 4 ms/ 通道(顺序程序和同步电源规格模拟电路:24 V DC 10% 50 mA;数字电路:5 V DC 20 mA(由主机单元提供隔离在模拟电路和数字电路之间用光电耦合器进行隔离。主单元的电源用DC/DC转换器进行隔离。模拟通道之间不进行隔离。占

17、用I/O点数模块占用8个输入或输出点(可为输入或输出消耗电流85 mA(每只DC 24 V的消耗电流耐压AC 500 V/ min (在所有接点与外壳之间适用PLC FX0N / FX2N / FX2NC系列PLC3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA表9.5FX2N -2DA模拟量输出模块的性能指标(续表 项目电压输出电流输出输入特性当13位或更多的数据输入时,只有最后12位是有效的,高端位忽略。在04095的范围内使用数字值。可对两个通道中的每个进行输出特性的设置。3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA2.接线

18、FX2N-2DA的接线如图9.8所示 图9.8FX2N-2DA的接线图3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA图中说明:当电压输出存在波动或有大量噪声时,在位置处连接0.10.47m F、25V DC的电容。对于电压输出,请对IOUT和COM进行短路,如图9.8所示。3.缓冲寄存器(BFM的分配表FX2N-2DA的缓冲寄存器(BFM的分配表如表9.6所示。 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA表9.6FX2N -2DA的BFM分配表BFM号b15b8b7b3b2b1b0 #0到#15保留#16保留输出数据的当前值(

19、8位数据#17保留D/A低8位数据保持通道1D/A转换开始通道2D/A转换开始#18或更大保留 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA表中,BFM#16:由BFM#17(数字值指定的通道的D/A转换数据被写。D/A数据以二进制形式,并以下端8位和4位两部分的顺序进行写。BFM#17:b0通过将1改变成0,通道2的D/A转换开始。b1通过将1改变成0,通道1的D/A转换开始。b2通过将1改变成0,D/A转换的下端8位数据保持。 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA4.应用举例下面的编程举例是梯形图标准形式,只有带下

20、划线的元件号能够在编程时修改。【例9-3】与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程。FX2N-2DA模块与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程如图9.9所示。 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA 图9.9与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA 图9.9与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程(续3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块FX2N-2DA对图9.9分析如下。通道1的输入执行数字到模拟的转换:X000。通道2的输入执行数字到模拟的转换:X001。D/A输出数据CH1:D100(以辅助继电器M100到M131进行替换。对这些编号只进行一次分配。D/A输出数据CH2:D101(以辅助继电器M100到M131进行替换。对这些编号只进行一次分配。处理时间:从X000和X001打开至FX2N-2DA输出模拟值的时间。4ms/通道。 3.10.2模拟量输入/输出模块3.10.2.2模拟量输出模块