PLC综合应用技术项目6的任务1

PLC综合应用技术2021/5/91项目6PLC对模拟量的控制任务1PLC如何实现对模拟量的采集2021/5/92知识引入在过程控制系统中，需要对温度、压力、流量等模拟量进行采集、运算，然后根据运算结果实施对系统的控制。PLC的基本单元只能对数字量进行控制。如何实施对模拟量的控制？这需要引入PLC的特殊功能模块FX2N-4AD来实现这一要求。2021/5/93

任务分析为了让PLC的基本单元能处理模拟量，必须要将采集的模拟量转化成数字量，然后传给PLC基本单元进行处理。要完成该任务，必须具备以下知识：1．熟悉模拟量输入模块FX2N-4AD的性能指标及使用方法。2．掌握模拟量输入模块采集模拟量的程序编写。2021/5/94相关知识

特殊功能模块数据读出指令FROM（FNC78）1）指令格式该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表6-1所示。表6-1特殊功能模块数据读出指令表1．特殊功能模块读写指令指令名称助记符/功能号操作数程序步长备注m1m2［D·］n特殊功能模块数据读出指令FNC78（D）FROM（P）K、Hm1=0～7K、Hm2=0～31KnY、KnM、KnS、T、C、

D、V、ZK、Hn=1～3216位：9步32位：17步连续/脉冲执行2021/5/95相关知识2）指令说明如图6-1所示为特殊功能模块数据读出指令功能说明。图6-1特殊功能模块数据读出指令功能说明当X1=ON，该特殊功能模块指令FROM开始执行，将从编号为m1的特殊功能模块内的缓冲寄存器（BFM）编号为m2开始的n个数据读入到PLC基本单元，并存入[D]指定元件中的n个数据寄存器中。m1是特殊功能模块号：m1=0～7。m2是缓冲寄存器首元件号：m2=0～31。n是待传送数据的字数：n=1～32。2021/5/96相关知识接在FX2N基本单元右边扩展总线上的功能模块（例如模拟量输入单元、模拟量输出单元、高速计数器单元等），从最靠近基本单元那个开始，顺次编号为0～7。如图6-2所示。图6-2特殊功能模块连接编号

在图6-2中特殊功能模块FX2N-4AD是4通道模拟量输入模块，编号为#0；特殊功能模块FX2N-1HC是2相50HZ高速计数模块，编号为#1；特殊功能模块FX2N-4DA是4通道模拟量输出模块，编号为#2；输出模块FX2N-8EYT是扩展单元，不能占用编号。2021/5/97特殊功能模块的缓冲寄存器BFM和FX基本单元CPU字元件的传送示意图如图6-3所示。任务实施图6-3特殊功能模块数据读操作2021/5/98相关知识

特殊功能模块数据写入指令TO（FNC79）1）指令格式该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表6-2所示。表6-2特殊功能模块数据写入指令表1．特殊功能模块读写指令指令名称助记符/功能号操作数程序步长备注m1m2［D·］n特殊功能模块数据写入指令FNC79（D）TO（P）K、Hm1=0～7K、Hm2=0～31KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZK、Hn=1～3216位：9步32位：17步连续/脉冲执行2021/5/99相关知识2）指令说明特殊功能模块写数据指令是PLC对特殊功能模块缓冲器BFM写入数据的指令，如图6-4所示为特殊功能模块数据写入指令功能说明。图6-4特殊功能模块写数据指令功能说明当X0=ON时，执行该指令，即将PLC的K4M0（M15～M0）16位作为传送源数据送至#1号单元特殊功能模块的BFM29号中，传送字数为1个。m1是特殊功能模块号：m1=0～7。m2是缓冲寄存器首元件号：m2=0～31。n是待传送数据的字数：n=1～32（16位）；n=1～16（32位）。在FROM和TO指令执行过程中，若M8028=ON，允许中断；若M8028=OFF，禁止中断，输入中断或定时器中断将不能被执行。2021/5/910相关知识

FX2N-4AD的电路接线FX2N-4AD是模拟量输入模块，有四个输入通道，分别为通道1（CH1）、通道2（CH2）、通道3（CH3）、通道4（CH4）。每一通道都可进行A/D转换，即将模拟量信号转换成数字量信号，其分辨率为12位。输入的模拟电压值范围从直流-10V～+10V，分辨率为5mV。若为电流输入，则电流输入范围为4～20mA或-20～+20mA，分辨率为20μA。FX2N-4AD内部共有32个缓冲寄存器（BFM），用来与主机FX2N主单元PLC进行数据交换，每个缓冲寄存器的位数为16位。FX2N-4AD与FX2N主机连接通过扩展电缆。而四个通道的外部连接则需要根据外界输入的电压或电流量不同而有所不同，其平面图如图6-5所示。2．模拟量输入模块FX2N-4AD2021/5/911相关知识

图6-5FX2N-4AD模拟量输入模块平面图2021/5/912相关知识

其外部接线如图6-6所示。若外部输入是电流输入量，则需把V+和I+相连接。图6-6FX2N-4AD模块的外部接线图2021/5/913相关知识

FX2N-4AD的性能指标1）电源FX2N-4AD的外接输入电源为DC24V，电流为55mA。2）环境环境与PLC主单元相一致。3）性能指标①模拟输入量为-10V～+10V（或4～20mA、-20～+20mA），输入/输出波形如图6-7所示。2021/5/914相关知识

图6-7FX2N-4AD模拟量输入波形2021/5/915相关知识

②模拟量模块输出的有关性能参数如表6-3所示表6-3模拟量模块输出性能表项目电压输入电流输入电压或电流输入的选择基于对输入端子的选择，一次可同时使用4个输入点模拟输入范围DC：-10V～+10V（输入阻抗：200KΩ）。（注意：如果输入电压超过±15V，单元会被损坏）DC：-20mA～+20mA（输入阻抗：250Ω）。（注意：如果输入电流超过±32mA，单元会被损坏）数字输出12位的转换结果以16位二进制补码方式存储，最大值：+2047；最小值：-2048。分辨率5mV（10V默认范围：1/2000）20μA（20mA默认范围：1/1000）总体精度±1%（对于-10V～+10V的范围）±1%（对于-20mA～+20mA的范围）转换速度15ms/通道（常速），6ms/通道（高速）2021/5/916相关知识

缓冲寄存器（BFM）FX2N-4AD缓冲寄存器（BFM）的含义如表6-4所示。见教材P116~117所示。缓冲寄存器（BFM）中参数设置说明1）通道选择在BFM#0中写入十六进制4位数字H××××进行A/D模块通道初始化，最低位数字控制CH1，最高位数字控制CH4，各位数字的含义如下：×=0时，设定输入范围为-10V～+10V；×=1时，设定输入范围为4mA～20mA；×=2时，设定输入范围为-20mA～+20mA；×=3时关闭通道。例如：BFM#0=H3310，则说明CH1设定输入范围为-10V～+10V；CH2设定输入范围为4mA～20mA；CH3、CH4两通道关闭。2）模拟量到数字量的转换速度设置通过在FX2N-4AD的#15号缓冲寄存器中写入0或1来控制A/D转换速度。注意一点，若要求高速转换，尽可能少使用FROM和TO指令。2021/5/917相关知识

3）调整偏移量与增益值当BFM#20被设置为1时，FX2N-4AD模块所有的设置将复位，成缺省值，这样可以快速擦去不希望的偏移量与增益值。如果BFM#21的（b1、b0）被设置为（1、0），则偏移量与增益值被保护。为了设置偏移量与增益值，（b1、b0）必须设为（1、0），缺省值为（0、1）。BFM#23和BFM#24的偏移量与增益值送入指定单元，用于指定通道。输入通道的偏移量与增益值由BFM#22适当的G-O（增益-偏移）位确定。通道可以是初始值，也可以为同一个偏移量与增益值。BFM#23和BFM#24中的偏移量与增益值的单位是mv（或μA），为最小刻度。

4）BFM#30为缓冲寄存器确认码，可用FORM指令读出特殊功能块的识别号。FX2N-4AD单元的确认码（识别号）为K2010。2021/5/918相关知识

5）BFM#29的状态位信息设置含义如表6-5所示表6-5BFM#29状态位信息表BFM#29ONOFFb0：错误当b1～b4为ON时，b0=ON，如果b2～b4任意一位为ON，A/D转换器的所有通道停止无错误b1：偏移量与增益值错误偏移量与增益值修正错误偏移量与增益值正常b2：电源不正常24VDC错误电源正常b3：硬件错误A/D或其他硬件错误硬件正常b10：数字范围错误数字输出值小于-2048或大于+2047数字输出正常b11：平均值错误数字平均采样值大于4096或小于0（使用8位缺省值）平均值正常（1～4096）b12：偏移量与增益值修正禁止#21缓冲寄存器的禁止位（b1、b0）设置为（1、0）#21缓冲寄存器的（b1、b0）设置为（0、1）2021/5/919相关知识

6）偏移量与增益值偏移与增益是使用FX2N-4AD要设定的两个重要参数，可使用PLC输入终端上的下压按钮开关来调整FX2N-4AD的偏移与增益，也可以通过PLC的软件进行调整。如图6-8所示为FX2N-4AD模块偏移与增益的输入/输出示意图。

（a）增益（b）偏移图6-8FX2N-4AD偏移与增益状态示意图2021/5/920相关知识

增益值决定了校准线的角度或斜率，大小在数字输出+1000处，图6-8（a）中，（a）为小增益，读取数字值间隔大；（b）为零增益（缺省值），5V（或20mA）；（c）为大增益，读取数字值间隔小。在图6-8（b）中，偏移量决定了(d)、(e)、(f)校准线的位置，其中(d)为负偏移量，(e)为偏移量（缺省值）0V或4mA，(f)为正偏移量。增益与偏移可以独立或一起设置，合理的偏移范围是-5V～+5V（或-20mA～+20mA