第六章可编程控制器的特殊扩展模块

可编程控制器的特殊扩展模块第六章本章要求1、了解各种功能模块的功能；2、了解各种功能模块的性能；3、I/O扩展模块的选择原则。本章知识点1、A/D、D/A转换的原理；2、A/D、D/A的应用。为了解决模拟量输入输出问题,满足工程上高速计数的需要,针对工程上常用的场合,以及通讯显示等需求,PLC厂家提供了相应的扩展模块。主要有五大类:1、模拟量输入输出模块；2、高速计数模块；3、定位（运动）控制模块；4、通讯接口模块；5、人机界面。计数、定位、通讯功能在PLC的基本单元中就有，只不过是速度太慢而已，人机界面现已独立成为自成一体的产品。6·1模拟量处理一、模拟量输入处理过程：1、把非电量现场信息（压力、温度、流量、速度、黏度、酸碱度等）通过传感器转换成电量；2、把不标准的电量通过二次仪表（变送器）转换成与后续处理单元相适应的标准电量（0～5V、±10V、±20mA、4～20mA）；3、通过模数转换单元把模拟量转换成数字量；4、把数字量送入CPU进行相关处理。二、模拟量输出处理过程：1、把CPU送出的数字量，通过数模转换单元，把数字量转换成与后续处理单元相适应的标准电量（0～5V、±10V、±20mA、4～20mA）；2、把标准的电量通过放大驱动单元（模拟执行器）转换成相应的控制量，使被控物理量满足预定要求。图6-2模拟量输入模块系统框图根据图6-2改造的模拟量输出模块系统框图根据工业现场的控制对象不同，PLC厂家设计了不同的模拟量输入输出扩展模块，因此存在模块选择的问题。首先要了解模块的性能（技术数据）。下面我们以FX2N-4AD和FX2N-2DA进行说明。三、输入、输出模块的性能输入、输出模块我们关心的是：1、输入、输出范围；2、转换精度（8位、10位、12位）；3、分辨率；4、转换速度；5、输入、输出通道数；6、适用机型。四、扩展模块的编号1、特殊功能模块的编号紧靠PLC的模块为0号，其后依次为1～7号、最多可接8个特殊功能模块。2、输入输出接点扩展单元不占编号。五、输入输出扩展模块的接线图6-17FX2N-2DA接线图六、缓冲寄存器（BFM）的分配PLC对扩展模块的操作是通过缓冲寄存器进行。通过修改缓冲寄存器的内容，实现对扩展模块的控制。（缓冲寄存器序号其功能相当于指令代码）表6－18中带“*”号的缓冲寄存器中的数据可由PLC通过功能指令TO改写。改写带“＊”号的BFM的设定值即可改变FX2N-4AD的运行参数，调整其输入方式、输入增益和零点等。PLC可用功能指令FROM将不带“*”号的BFM的数据读入。从指定的模拟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。BFM数字的意义：（1）在BFM＃0中写入十六进制4位数字H⊙⊙⊙⊙使各通道初始化。最低位数字控制通道1，最高位控制通道4，数字的意义如下：⊙＝0：设定输入范围－10～＋10V⊙＝1∶设定输入范围＋4～＋20mA⊙＝2：设定输入范围－20～＋20mA⊙＝3：关闭该通道（2）输入的当前值送到BFM＃9～12，输入的平均值送到BFM＃5～8。（3）各通道平均值取样次数分别由BFM＃1～4来指定，缺省值为8。（4）当BFM＃20被置1时，FX2N-4AD全部设定值均回复到缺省设定值。（5）BFM＃21决定是否允许改动零点和增益。BFM＃22决定改哪个通道、改零点还是改增益、或两者同时改。若BFM＃21的b1、b0置为（1，0），则增益和零点的设定值禁止改动。b1、b0的值为（0，1）时允许改动。缺省设定为（0，1）。（6）若要把BFM＃23和BFM＃24内的零点和增益设定值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（增益一零点）bit的状态来指定。各通道的增益和零点既可统一调整，也可独立调整。（7）BFM＃23和＃24中设定值以mV或μA为单位，但受FX2N－4AD的分辨率的影响，其实际响应以5mv、20μA为步距。增益：数字输出为＋1000时的输入值。零点：数字量输出为0时的输入值。零点：数字量输出为0时的输入电压（电流）值。增益：数字输出为＋1000时的输入电压（电流）值。例如：BFM＃23=100、BFM＃24=2000表示输入模拟量为100mv（μA）时，输出数字为0；输入电压为2000mv（μA）输出数字为1000。例如，若BFM＃22的G1、O1bit置1，则BFM＃23和＃24的设定值即可送入通道1的增益和零点寄存器。G2、O2bit置1，则BFM＃23和＃24的设定值即可送入通道2的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一调整，也可独立调整。G=1000O=100G=2000O=100G=3000O=100G=3000O=200设置模拟量输入通道及输入模式（0、1；-10～+10V）设置通道0、1的平均采样次数（4次）读入出错信息若没有出错，分别将通道1、2的采样平均值送PLC的D0、D1单元。检查识别码七、AD编程举例

将H0000写入BFM#0（通道初始化）将K1写入BFM#21设定为允许增益、零点调整（b1=0、b0=1）复位需要调整的位将偏置0mV写入BFM#23将增益2500mV写入BFM#24将BFM#22设定为（b1=1、b0=1）调整通道1的偏移和增益调整结束将K2写入BFM#21，即设定为禁止调整偏移和增益（b1=1、b0=0）八、D/A缓冲寄存器的分配及编程举例FX2N—2DABFM分配表BFM内容*＃0模拟量输出模式（电流/电压）缺省值=H0000*＃1通道1输出数据*＃2通道2输出数据*＃3空置*＃4空置*＃5输出保持或回零1保持，0回零缺省设定值=0*＃6空置*＃7D/A转换速度缺省设定值=00标准速度18ms1高速转换3.5ms＃8~19空置*＃20重置为缺省设定值缺省设定值=H0000*＃21禁止零点和增益调整缺省设定值=0，1（允许）*＃22零点、增益调整b3b2b1b0G2O2G1O1*＃23零点值（单位mV或μA）缺省设定值=0*＃24增益值（单位mV或μA）缺省设定值=5000＃25~28空置＃29出错信息＃30识别码K3010FROMK1K1K30D4TO（P）K1K1K0H10CMPM0K3010D4TOK1K2K1D0FROMK1K1K29K4M10M3M8000M1M20M10RUNmonitor没有错误输出值在正常范围设置模拟量输出通道及模式；CH0：-10～+10V、CH1：4～

20mA）将出错信息写到M10开始的16位辅助继电器组成的二进制数中。检查识别码判断是否是FX2N-2DA将D0、D1分别送BFM#1、CH1BFM#2，CH2没有错误OUTM3D/A的增益、偏移量调整与A/D的增益、零点调整类似。偏移：数字为零时的模拟输出值（mv）。6·3基本单元的扩展一、扩展单元的命名1、输入扩展FX2N-□EX；2、输出扩展FX2N-□EY△；3、输入输出扩展FX2N-□E△□是点数，△是输出形式（R、T、K）。二、扩展单元的地址分配与编程只需把扩展单元通过总线与基本单元连接，在编程上视同基本单元一样处理。扩展单元的地址号紧接基本单元地址号。例：FX2N-32MT扩展一个FX2N-16ER，基本单元的输入为“X0～X7、X10～X17”，输出为“Y0～Y7、Y10～Y17”，扩展单元的输入为“X20～X27”输出为“Y20～Y27”。三、两种需要扩展的情况1、所需的输入输出点不相等。为了充分利用输入输出点，可考虑采用扩展单元。例：输入需要32点，输出需要48点，若基本单元选用FX2N-128MR（没有96点的规格），则造成浪费。故选用FX2N-64MR+FX2N-16EYR。2、需要不同类型的输出。例：需要32点输入、16点继电器输出、16点晶体管输出。可选用FX2N-32MT作基本单元，+FX2N-32ER（16位输入，16位输出）。或可选用FX2N-32MR作基本单元，+FX2N-32ET（16位输入，16位输出）。6·4其他特殊功能模块一、高速计数模块FX2N-1HC；（自学）二、通讯及转换模块FX-485-IF；（自学）三、定位控制模块FX2N-1PG-E、FX2N-1PG、FX2N-10GM、FX2N-20GM；1、2轴定位单元FX2N-20GM

FX2N-20GM是一个能独立进行2轴定位控制的装置。它不仅备有定位控制语言、编程控制语言，还有可进行数据处理的功能指令，因此可独立进行更高级的定位控制。三、定位（运动）控制模块

2、利用PLC模块实现位置控制的优点：1、在实现位置控制的时候，可充分利用PLC系统的硬件和软件资源。更便于在柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）或工厂自