《电气控制与PLC实训》课件第10章

第10章特殊功能模块实训

10.1特殊功能模块的类型及使用10.2功能模块实训在工业控制中，许多被控量(如温度、压力、流量、液位)都是模拟量信号，同时很多执行机构(如变频器、伺服电动机、调节阀)要求PLC输出模拟量作为控制量，仅用PLC开关量的I/O模块就很难解决模拟量的采集和对执行器的控制。因此，PLC生产厂家开发了许多特殊功能模块，如模拟量输入/输出模块、高速计数模块、温度控制模块、通信接口模块等，用这些模块和PLC的基本单元连接起来就可以构成一个控制系统，从而增强PLC的控制功能，扩展它的应用范围。10.1特殊功能模块的类型及使用10.1.1FX系列PLC特殊功能模块的类型

FX系列的可编程控制器开发了诸多的专用功能模块，选择常用的几种列举如下。

1.模拟量输入模块模拟量输入模块用于接收流量、温度和压力等传感设备送来的标准模拟电压、电流信号并将其转换为数字信号供PLC使用。这些模块包括FX2N—4AD(4通道模拟量输入模块)、FX2N—2AD(2通道模拟量输入模块)，FX2N—4AD—PT(4通道热电阻PT—100温度传感器模拟量输入模块)等。

2.模拟量输出模块模拟量输出模块用于需模拟量驱动的场合，经可编程控制器运算输出的数字量经模拟量输出模块转换为标准模拟量输出。FX2N可编程控制器的模拟量输出模块主要包括FX2N—4DA(4通道模拟量输出模块)、FX2N—2DA(2通道模拟量输出模块)等。

3.高速计数模块

FX2N系列PLC内部已设置有高速计数模块，可以进行简易的定位控制。当需要更高精度的定位控制时，可使用高速计数模块FX2N—1HC。

4.铂电阻输入模块FX2N—4AD—PT铂电阻输入模块将来自四个铂电阻温度传感器(PT100，3线，100Ω)的输入信号放大，并转换成12位数据，摄氏度和华氏度数据都可以读取。10.1.2FX2N系列PLC特殊功能模块的安装及使用

1.特殊功能模块与PLC主机的连接不同型号的PLC可以通过查手册来确定其连接功能模块的数量，最多可连接8台功能模块(对应的编号为0～7号)，所有的特殊功能模块都位于主机的右侧，用连接电缆依次连接。如图10.1所示，FX2N—48MR基本单元通过扩展总线与特殊功能模块(模拟量输入模块FX2N—4AD、模拟量输出模块FX2N—4DA，温度传感器模拟量输入模块FX2N—4AD—PT)连接。

2.特殊功能模块位置的编号特殊功能模块位置的编号从左至右依次为N0、N1、N2…。需要注意的是，输入、输出扩展模块不参与编号，而且它们的位置可以任意放置。图10.1

FX2N—48MR与特殊功能模块连接示意图

3. FX2N系列PLC特殊功能模块之间的读/写操作

FX2N可编程控制器与特殊功能模块之间的数据交换通过FROM/TO指令执行。FROM指令用于PLC基本单元读取特殊功能模块中的数据，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。

(1)特殊功能模块读指令。该指令的助记符、指令代码、操作数如表10-1所示。注：m1为特殊功能模块号，m1=0～7；m2为特殊功能模块的缓冲寄存器(BFM)首元件编号，m2=0～31；[D.]为指定存放在PLC中数据寄存器首元件号；n为指定特殊功能模块与PLC之间的传送字数。表10-1特殊功能模块读指令要素指令表示：将编号为m1的特殊功能模块中缓冲寄存器(BFM)编号从m2开始的n个数据读入PLC中，并存储于PLC中以D开始的n个数据寄存器中。特殊功能模块读指令梯形图如图10.2所示。图10.2所示指令表示当X2接通时，将N2模块(4AD—PT)内BFN#5～#8的数据读入PLC主机D20～D23数据寄存器中。

(2)特殊功能模块写指令。该指令的助记符、指令代码、操作数如表10-2所示。注：m1为特殊功能模块号，m1=0～7；m2为特殊功能模块的缓冲寄存器(BFM)首元件编号，m2=0～31；[S.]为PLC中指定读取数据的首元件号；n为指定模块与PLC之间传送的字数。图10.2特殊功能模块读指令梯形图表10-2特殊功能模块写指令要素指令表示：将PLC中指定的以S元件为首地址的n个数据，写到编号为m1的特殊功能模块，并存入到该特殊功能模块中以m2为首地址的缓冲寄存器(BFM)内。在执行FROM/TO时，FX2N用户可以立即中断，也可以等到当前FROM/TO指令完成后再中断，这一功能的实现是通过M8082来完成的，M8082=OFF禁止中断，M8082=ON允许中断。特殊功能模块写指令梯形图如图10.3所示。图10.3所示指令表示当X3接通时，将十六进制数H3300写入N0模块(4AD)的缓冲寄存器(BFM)的#0单元中。图10.3特殊功能模块写指令梯形图10.2功能模块实训10.2.1模拟量输入模块FX2N—4AD实训

FX2N—4AD为12位高精度模拟量输入模块，具有4输入A/D转换通道，输入信号类型可以是电压(-10～+10V)、电流(-20～+20mA)和电流(+4～+20mA)，每个通道都可以独立地指定为电压输入或电流输入。

1.实训目的实训目的如下：

(1)了解FX2N—4AD模块的性能特点及连接方法。

(2)学会特殊功能模块读、写指令的应用。

2.实训要求

要求掌握模块初始参数的设置方法。

3.实训内容

1)画出I/O接线图图10.4是模拟量输入模块FX2N—4AD的端子接线图。当采用电流输入信号或电压输入信号时，端子的连接方法不一样。输入的信号范围应在FX2N—4AD规定的范围之内。图10.4表明了电压输入和电流输入的接线方法。

2)初始参数设置及程序设置

(1)阅读如图10.5所示FX2N—4AD梯形图与语句表，并逐条加以注释。图10.4

FX2N－4AD接线图图10.5

FX2N—4AD梯形图与语句表

(2)用编程软件绘制梯形图并传送至主机FX2N。

(3)运行程序并监控。

(4)变化各通道输入量并在表10-3中记录相应数据的变化量。

3)程序调试根据表10-4所示初始参数，设计模块4AD相应通道的应用和调整程序。

(1)设计参数调整的梯形图并传送至主机。

(2)运行、调试该程序并监控。

(3)变化各通道输入量并在表10-5中记录相应数据的变化量。

4)实验数据处理及实验报告

(1)根据表10-4和表10-5的数据分别画出各通道的增益和偏置曲线。

(2)分析实验结果，总结该模块增益和偏置量的调整规律。

(3)结合具体工作，列举出该模块可实际应用的场合。表10-3输入模拟量对应数据表10-4初始参数表10-5测试数据10.2.2模拟量输出模块FX2N—2DA实训

PLC的模拟量输出模块是将PLC中经逻辑或数字运算处理后的数字量以连续电压量或电流量的方式输出，用以直接驱动或控制需要模拟量输入的外部设备，如记录仪、变频器、加热炉等。

1.实训目的实训目的如下：

(1)了解FX2N—2DA模块的性能特点及连接方法。

(2)学会特殊功能模块读、写指令的应用。

2.实训要求要求掌握模块初始参数的设置方法。

3.实训内容

1)画出I/O接线图图10.6是FX2N—2DA的端子接线图。当采用电流输出或电压输出时，端子的连接方法不一样。

2)初始参数设置及程序设置

(1)阅读如图10.7所示FX2N—2DA梯形图与语句表，逐条加以注释，并根据模块的实际连接位置输入程序。

(2)用编程软件绘制该梯形图并传送至主机FX2N。

(3)运行该程序并监控。

(4)改变数据寄存器D2、D3的数据并在表10-6中记录相应输出变化量。图10.6

FX2N—2DA端子接线图图10.7

FX2N—2DA梯形图与语句表表10-6输出数字量对应模拟量

3)程序调试将D2中的数据转变成5～10V的电压量由通道CH1输出，D3中的数据转变成4～20mA的电流量由通道CH2输出。通道1的输出5～10V对应的数字范围为0～4000时，偏置如何调整？

(1)设计参数调整的梯形图并传送至主机。

(2)运行、调试该程序并监控。

(3)变更数据寄存器D2、D3的数据并在表10-7中记录相应输出变化量。

4)实验数据处理及实验报告

(1)根据表10-6和表10-7的数据分别画出各通道的输出特性曲线。

(2)分析实验结果，总结该模块增益和偏置量的调整规律。表10-7测试数据10.2.3铂电阻输入模块FX2N—4AD—PT实训

FX2N—4AD—PT功能模块可将来自四个铂电阻温度传感器(PT100，3线，100Ω)的输入信号放大，并将数据转换成12位数据，摄氏度和华氏度数据都可以读取。

1.实训目的实训目的如下：

(1)了解FX2N—4AD—PT模块的性能特点及连接方法。

(2)学会特殊功能模块读、写指令的应用。

2.实训要求要求掌握模块初始参数的设置方法。3.实训内容

1)画出I/O接线图

FX2N—4AD—PT接线图如图10.8所示。

2)初始参数设置及程序设置

(1)阅读如图10.9中FX2N—4AD—PT梯形图与语句表，并逐条加以注释。

(2)用编程软件绘制该梯形图并传送至主机FX2N。

(3)运行该程序并监控。

(4)变化各通道输入量并在表10-8中记录相应数据的变化量。图10.8FX2N—4AD—PT接线图图10.9

FX2N—4AD—PT梯形图与语句表表10-8

FX2N—4AD—PT测试数据

3)程序调试根据表10-9所示初始参数，设计模块4AD相应通道的应用和调整程序。

(1)设计参数调整的梯形图并传送至主机。

(2)运行、调试该程序并监控。

(3)变化各通道输入量并在表10-10中记录相应数据的变化量。

4)实验数据处理及实验报告

(1)根据表10.8和表10.10的数据分别画出各通道温度输入的转换曲线。

(2)分析实验结果。表10-9初始参数表10-10FX2N—4AD—PT测试数据10.2.4高速计数模块FX2N—1HC实训

FX2N主机内已有高速计数器的处理功能，使用X000或X001一相输入，内部使用C235、C236、C246时，计数频率可达60kHz。如用X000和X001作两相输入，内部使用C251时，计数频率也可达30kHz，如这样的计数频率还不能满足使用要求，则往往再选用高速计数模块。

1.实训目的实训目的如下：

(1)了解FX2N—1HC模块的性能特点及连接方法。

(2)学会特殊功能模块读、写指令的应用。

2．实训要求要求掌握模块初始参数的设置方法。

3.实训内容

1)画出I/O接线图模块I/O端口接线图如图10.10所示。

2)初始参数设置及程序设置

(1)阅读如图10.11所示FX2N—1HC梯形图与语句表，并逐条加以注释。

(2)用编程软件绘制该梯形图并传送至主机FX2N。

(3)运行该程序并监控。图10.10FX2N—1HCI/O端口接线图图