《可编程序控制器应用技术》课件第6章

6.1模拟量输入模块FX2N-4AD6.2模拟量输出模块FX2N-4DA6.3其他特殊功能模块简介习题

第6章FX2N系列PLC的特殊功能模块6.1模拟量输入模块FX2N-4AD6.1.1FX2N-4AD的特点及性能指标

1．FX2N-4AD特点

(1)提供12位高精度分辨率(包括符号)。

(2) 4通道电压输入(−10～10 V直流)或电流输入(4～20 mA或−20～20 mA直流)。

(3)对每个通道可以规定电压输入或电流输入。

2．FX2N-4AD性能指标模拟量输入模块FX2N-4AD的外接电源电压为24±2.4 V，电流为55 mA，其他相关性能参数如表6.1所示。

表6.1FX2N-4AD主要性能指标

6.1.2FX2N-4AD的接线方式模拟量输入模块FX2N-4AD采用扩展电缆与PLC主机相连。四个通道与外界的连接是根据输入信号的类型确定的，如图6.1所示。

图6.1FX2N-4AD的接线图

图中标注的说明如下：①外部模拟量输入通过双绞屏蔽线与FX2N-4AD的各个通道相连接。②输入电压有波动或者有外部电气电磁干扰影响时，可在模块的输入端口加上平滑电容(0.1～0.47 μF/25 V)。③外部输入信号为电流信号时，必须将V+和I+短接。④如有过多的干扰存在，应将机壳的地FG端和FX2N-4AD的接地端相连。⑤

尽可能将FX2N-4AD与主单元PLC的地连接起来。

6.1.3缓冲寄存器(BFM)分配及使用说明

1．FX2N-4AD的BFM分配缓冲寄存器(BFM)由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0～#31，BFM分配如表6.2所示。

表6.2FX2N-4AD的BFM分配表

．BFM各寄存器的使用说明

1)输入通道选择在BFM#0中写入十六进制4位数字H××××进行A/D模块通道的初始化，最低位数字控制CH1，最高位数字控制CH4，数字的意义如下：×=0：设定输入范围为−10～10 V；×=1：设定输入范围为4～20 mA；×=2：设定输入范围为−20～20 mA；×=3：关闭该通道。

2)模拟量到数字量的转换速度设置由BFM#15设定A/D转换速度，如表6.2中所示。当设定为高速转换时，应尽量少用FROM和TO指令。

3)调整偏移值和增益值

(1)当BFM#20设置为1时，FX2N-4AD模块所有设置被复位而变为缺省值。

(2)当BFM#21的(b1，b0)设置为(1，0)时，偏移值和增益值被保护。所以要设定偏移和增益时，必须将(b1，b0)设置为(1，0)，缺省值为(0，1)。

(3)在BFM#23和BFM#24内设定偏移值和增益值，并被送到指定的输入通道的偏移和增益寄存器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G—O(增益—偏移)位的状态来设定。如BFM#22的G1、O1置1，其他置0，则将BFM#23和BFM#24设定偏移值和增益值送入输入通道1的偏移和增益寄存器，其他通道按缺省设定值处理。各通道的偏移和增益值可统一调整也可单独调整。

(4) BFM#23和BFM#24中设定偏移值和增益值的单位分别是mV和μA。由表6.1可知，FX2N-4AD电压输入和电流输入的分辨率分别为5 mV和20 μA，因此实际相应的最小单位为5 mV或20 μA。

(5)偏移值和增益值的定义：偏移是校正线的位置，由数字0标识；增益决定了校正线的角度(斜率)，由数字1000标识，如图6.2所示。

偏移和增益可以同时或单独设置，偏移的设置范围为−5～+5 V或−20～+20 mA；增益的设置范围为1～15V或4～32mA。

图6.2偏移和增益的定义(a)增益；(b)偏移

4)BFM#29状态位信息说明

BFM#29中各位的状态是FX2N-4AD运行正常与否的信息，见表6.3所示。

表6.3BFM#29各位的状态信息

5)识别码可以使用FROM指令读出特殊功能模块的识别号(或ID)。FX2N-4AD的识别号为K2010。

6.1.4FX2N-4AD的I/O特性曲线

FX2N-4AD的I/O特性曲线如图6.3所示。

图6.3FX2N-4AD的I/O特性曲线(a)预设0(−10～+10V)；(b)预设1(+4～+20mA)；(c)预设2(−20～+20mA)6.1.5FX2N-4AD应用及编程

1．基本编程现有FX2N-4AD模拟量输入模块直接与基本单元连接，仅开通CH1和CH2通道作为电压量输入通道；计算平均值的取样次数为4次；PLC的数据寄存器D0和D1分别接收CH1和CH2通道输入量的平均值数字量。应用程序如图6.4所示。

图6.4FX2N-4AD基本应用程序

2．偏移/增益值调整程序采用PLC的软件程序，改变FX2N-4AD的偏移/增益值，程序如图6.5所示。

图6.5偏移值/增益值调整程序

6.2模拟量输出模块FX2N-4DA6.2.1FX2N-4DA的特点及性能指标

1．FX2N-4DA的特点

(1)提供12位高精度分辨率(包括符号)。

(2) 4通道电压输出(−10～10 V直流)或电流输出(0～20 mA直流)。

(3)对每个通道可以规定电压输出或电流输出。

2．FX2N-4DA性能指标模拟量输出模块FX2N-4DA的外接电源电压为24±2.4 V，电流为200 mA。其他相关性能参数如表6.4所示。

表6.4FX2N-4DA主要性能指标

6.2.2FX2N-4DA的接线方式模拟量输出模块FX2N-4DA采用扩展电缆与PLC主机相连。四个通道与外界的连接根据输出信号的类型来确定，如图6.6所示。

图6.6FX2N-4DA的接线图

图中标注的说明如下：①FX2N-4DA的各个通道通过双绞线屏蔽电缆与外部设备相连接，应远离干扰源。②在输出电缆的负载端使用单点接地。③如有噪音或干扰影响时，可加上平滑电容(0.1～0.47 μF/25 V)。④FX2N-4DA与PLC主机的地连接起来。⑤电压输出端或电流输出端，若短接的话，可能会损坏FX2N-4DA。⑥24 V电源，电流200 mA，外接或用PLC的24 V电源。⑦

对于不使用的端子，有标记的，不要和任何单元相连接。

6.2.3缓冲寄存器(BFM)分配及使用说明可编程序控制器主单元与输出模块FX2N-4DA之间的数据通信是通过FROM和TO指令来实现的。FROM指令是主单元从FX2N-4DA读取数据的指令，TO指令是主单元将数据写入FX2N-4DA的指令。实际上读/写操作都是对FX2N-4DA的缓冲寄存器(BFM)的操作。

1．FX2N-4DA的BFM分配缓冲寄存器(BFM)由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0～#31，BFM分配如表6.5所示。

表6.5FX2N-4DA的BFM分配表

2．BFM的各寄存器使用说明

1)输出模式选择在BFM#0中写入十六进制4位数字H××××进行D/A模块通道的初始化，最低位数字控制CH1，最高位数字控制CH4，数字的意义如下：

×=0：设置电压输出模式(−10～+10V)；

×=1：设置电流输出模式(+4～+20mA)；

×=2：设置电流输出模式(0～+20mA)。

2)输出数据通道

BFM#1～BFM#4存放输出的数据。BFM#1～BFM#4分别对应CH1～CH4，初始值均为零。

3)输出数据保持模式

BFM#5决定输出数据保持模式。当BFM#5=H0000时，PLC从RUN状态变为STOP状态时，其运行数据被保持；若要复位并使其成为偏移值，则需在BFM#5中写入1。

4)偏移/增益设定命令

BFM#8、BFM#9为偏移/增益设定命令，改变BFM#8、BFM#9的设置就可以改变偏移/增益值。

5)偏移值/增益值在BFM#8、BFM#9设定后，通过BFM#10～BFM#17写入通道的偏移值和增益值。

BFM#10～BFM#17有关参数说明：

(1)偏移值：当缓冲器BFM#1～BFM#4为0时，实际模拟量的输出值。

(2)增益值：当缓冲器BFM#1～BFM#4为+1000时，实际模拟量的输出值。

(3)当设置为模式1(+4～+20 mA)电流输出时，自动设置偏移值为+4000，增益值为+2000。

(4)当设置为模式2(0～+20 mA)电流输出时，自动设置偏移值为0，增益值为+2000。

6)初始化当BFM#20被设置为1时，所有设置变为缺省值。

7)I/O特性调整当BFM#21被设置为2时，禁止用户调整I/O特性；当BFM#20被设置不为1时，禁止调整功能一直保持。当BFM#20为缺省值1时，允许调整。

8)BFM#29状态位信息说明

BFM#29中各位的状态是FX2N-4DA运行正常与否的信息，见表6.6所示。

表6.6BFM#29各位的状态信息

9)识别码可以使用FROM指令读出特殊功能模块的识别号(或ID)。FX2N-4DA的识别号为K3020。

6.2.4FX2N-4DA的I/O特性曲线FX2N-4DA的I/O特性曲线如图6.7所示。

图6.7FX2N-4DA的I/O特性曲线(a)预设0(−10～+10V)；(b)预设1(+4～+20mA)；(c)预设2(0～+20mA)6.2.5FX2N-4DA应用及编程

1．基本编程现有FX2N-4DA模拟量输出模块处于NO.1的位置，CH1和CH4为电压输出通道(−10～+10V)，CH2通道为电流输出通道(+4～+20 mA)，CH3通道也为电流输出通道(0～+20mA)；PLC从RUN状态变为STOP状态时，其运行数据被保持。应用程序如图6.8所示。

图6.8FX2N-4DA基本应用程序

2．偏移/增益值调整程序采用PLC的软件程序，可以改变FX2N-4DA的偏移/增益值，对图6.8中的通道2(CH2)进行调整，假定偏移值为5 mA，增益值为9mA，CH1、CH3和CH4禁止调整。程序如图6.9所示。

图6.9FX2N-4DA的偏移/增益值调整程序

6.3其他特殊功能模块简介

6.3.1高速计数模块FX2N-1HC

1．FX2N-1HC的特点

(1)单相/双相、50kHz计数器硬件可以高速输入。

(2)配有高速一致输出功能，可通过硬件比较器来实现。

(3)对双相计数，可设置×1、×2、×4乘法模式。

(4)通过PLC或外部输入进行计数或复位。

(5)可以连接线驱动器输出型编码器。

2．性能规格FX2N-1HC高速计数器模块的性能指标如表6.7所示。

表6.7FX2N-1HC高速计数器的主要性能指标

6.3.2运动控制模块1．脉冲输出模块FX2N-1PG和FX2N-10PG1)FX2N-1PG的特点(1)配有便于控制的七种操作模式。(2)一个模块控制一个轴，FX2N系列PLC最多可连接8个模块。(3)输出脉冲频率可达100 kHz。

2)FX2N-10PG的特点(1)输出脉冲频率最高可达1 MHz。(2)最小1 ms的启动时间，缩短了操作时间。(3)采用最优速度控制，具有近似S型加速/减速控制的功能。(4)可以接收从外部脉冲发生器产生的最高30 kHz的脉冲输入。(5)安装表格操作，使得多定位编程更容易。

3)性能规格

表6.8FX2N-1PG主要性能指标

表6.9FX2N-10PG性能规格

2．定位模块FX2N-10GM(单轴)和FX2N-20GM(双轴)

1)FX2N-10GM和FX2N-20GM的特点

(1) FX2N-10GM不仅可以处理单轴定位和中断定位，而且能处理复杂的控制，如多速操作。FX2N-20GM能同时执行双轴控制和线性插补以及圆形插补。

(2)可以独立操作，不必连接到PLC上。

(3)一个定位单元控制一轴，FX2N系列PLC最多可连接8个定位单元。

(4)最高输出脉冲频率为200 kHz (FX2N-20GM在插补期间最大100 kHz)。

(5)配备有绝对位置检测器功能和手动脉冲发生器的连接功能。

(6)具有流程图的编程软件，使程序开发可视化。

2)性能规格FX2N-10GM和FX2N-20GM的性能规格如表6.10所示。

表6.10FX2N-10GM和FX2N-20GM的性能规