可编程控制器技术（第三版）课件 任务十 PLC实现模拟量控制

可编程控制器技术(第三版)——任务十PLC实现模拟量控制主编何琼任务十PLC实现模拟量控制

任务目标任务描述任务实施任务检查与评价知识链接巩固与拓展

任务目标（1）掌握特殊功能模块及相关指令的应用；（2）学会使用模拟量输入模块；（3）学会使用模拟量输出模块。任务描述任务内容

在电气控制中，存在大量的开关量，用PLC的基本单元就可以直接控制，但也常常要对一些模拟量（如压力、温度、湿度、光照度、流量等）进行控制。利用FX3U-4AD模块读取变送器的4-20mA的模拟量信号并将其转换为数字量传给PLC，再利用FX3U-4DA模块将PLC输出的数字量转换为0-10V的模拟量信号。实施条件

校内教学做一体化教室，PLC实训装置（含FX3U-48MR或FX2N-48MRPLC基本单元)，FX3U-4AD模拟量输入模块，FX3U-4DA模拟量输出模块，个人计算机（已安装GXWorks2编程软件），导线及工具若干.任务实施步骤一准备工作；步骤二读懂控制要求；步骤三设计PLC控制I/O分配表；步骤四画出I/O硬件接线图；步骤五设计任务程序步骤六上传程序步骤七运行程序，整体调试步骤八整理技术文件

任务检查与评价一级指标比例二级指标比例得分电路设计及接线20%1.I/O地址分配5%

2.设计硬件接线图5%

3.元件的选择5%

4.接线情况5%

程序设计与输入40%1.程序设计20%

2.指令的使用5%

3.编程软件使用5%

4.程序输入与下载10%

系统整体运行调试30%1.正确通电5%

2.系统模拟调试10%

3.故障排除15%

职业素养与职业规范10%1.设备操作规范性2%

2.材料利用效率，接线及材料损耗2%

3.工具、仪器、仪表使用情况2%

4.现场安全、文明情况2%

5.团队分工协作情况2%

总计100%知识链接一、FX系列模拟量控制概述

控制系统中有两个常见的术语，模拟量和开关量。不论输入还是输出，要么是开关量，要么就是模拟量。

开关量:该物理量只有两种状态，如开关的导通和断开的状态，继电器的闭合和断开，电磁阀的通和断等。开关量分为输入开关量和输出开关量，前面任务所学均为开关量控制。

模拟量：控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值，比如温度、压力、流量、液位和电动阀门开度等，这些量都是模拟量。模拟量也有输入和输出之分，一般输入的模拟量用作反馈监视或者控制计算，输出模拟量一般用于控制输出。

二、三菱FX系列的模拟量控制模块

三菱FX系列的模拟量控制有模拟量输入（电压/电流输入）、模拟量输出（电压/电流输出）、温度变送器输入等。用FX系列PLC进行模拟量控制时，需要模拟量输入输出产品，有功能扩展板、特殊适配器和特殊功能模块三种。1.特殊扩展板模拟量功能特殊扩展板使用特殊软元件与PLC进行数据交换。2.特殊适配器模拟量特殊适配器使用特殊软元件与PLC进行数据交换。特殊适配器连接在FX3UPLC的左侧，连接特殊适配器时，需要特殊功能扩展板，最多可以连接4台模拟量特殊功能适配器。知识链接3.特殊功能模块特殊功能模块是为了实现某种特殊功能，如A/D转换、D/A转换、高速输入、脉冲输出定位、通信等模块。特殊功能模块中都含有缓冲存储器BFM，用来对特殊功能模块进行设置并存储外部写入获取的数据以及向外部输出的数据。BFM缓冲存储器类似于PLC的D数据寄存器。特殊功能模块连接在FX3UPLC右侧，最多可以连接8台特殊功能模块，特殊功能模块使用缓冲存储器BFM与PLC进行数据交换。知识链接图10-1FX3UPLC与特殊功能模块的连接知识链接三、三菱FX系列的模拟量控制模块

PLC与特殊功能模块交换数据都是通过特殊功能模块的缓冲寄存器BFM来完成的。FX3UPLC对BFM的读出、写入方法有直接指定和使用指令两种。1．BFM的直接指定U□\G□

U□表示模块单元号No.，为0～7，G□表示BFM编号，为0～32766；

知识链接图10-2BFM直接指定示例11．BFM的直接指定U□\G□知识链接图10-3BFM直接指定示例2图10-4BFM直接指定示例32．BFM的使用指令BFM的使用指令包括读出指令和写入指令两种。（1）BFM读出指令FROM

知识链接图10-5BFMFROM指令助记符功能操作数（括号内表示FX3U有，FX2N无）程序步m1m2D(•)nFROMFNC78读特殊功能模块从模拟量模块读取相应数据D、（R）、K、HD、（R）、K、HKnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z、（R）D、（R）、K、HFROM、FROMP：9步DFROM、DFROMP：17步（2）BFM写入指令TO

知识链接图10-6BFMTO指令助记符功能操作数（括号内表示FX3U有，FX2N无）程序步m1m2S(•)nTOFNC79写特殊功能模块向模拟量模块写入数据或命令D、（R）、K、HD、（R）、K、HKnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z、（R）D、（R）、K、HTO、TOP：9步DTO、DTOP：17步四、FX3U-4AD模拟量输入模块知识链接1.FX3U-4AD的功能概要FX3U-4AD连接在FX3U系列PLC上，也可连接在FX3G、X3UC系列PLC上，是获取4通道的电压/电流数据的模拟量特殊功能模块。其功能如下：（1）在PLC上最多可以连接8台(包括其它特殊功能模块的连接台数)。（2)

可以对各通道指定电压输入、电流输入。（3）A/D转换值保存在FX3U-4AD的缓冲存储区(BFM)中。（4）通过数字滤波器的设定，可以读取稳定的A/D转换值。（5）各通道中，最多可以存储1700次A/D转换值的历史记录。知识链接2.FX3U-4AD的接线（1）端子排列通道2模拟量输入接地端子通道1模拟量输入通道4模拟量输入通道3模拟量输入DC24V电源图10-7

FX3U-4AD的接线知识链接（2）模拟量输入接线1.电流输入时，V+端子和I+端子短接。2.电压输入时，将信号的+、-极分别于模块的V+和VI-相连。3.输入电压有电压波动或外部接线上有噪声时，并联0.1~0.47uF/25V的电容。图10-8

FX3U-4AD模拟量输入接线知识链接（3）连接PLC时的电源接线图10-9

FX3U-4AD的电源接线3.FX3U-4AD的BFM分配知识链接BFM编号内容备注#0指定通道ch1～ch4的输入模式可停电保持，出厂时为H0000#1不使用—#2～#5通道ch1～ch4的平均采样次数，设定范围为1～4095初始值为K1#6～#9通道ch1～ch4的滤波采样时间，设定范围0～1600初始值为K0#10～#13通道ch1～ch4数据（及时或平均值数据），采样次数设定为1或以下数据为及时数据—#19设定变更或禁止，K2080允许，其他数值禁止出厂时为K2080#20初始化功能，用K1初始化。初始化结束后，自动变为K0初始值为K0#21输入特性写入，偏置/增益值写入结束后，自动变为H0000初始值为H0000#22便利功能设置，便利功能：自动发送功能、数据加法运算、上下限值检测、突变检测、峰值保持出厂时为H0000#30模块代码K2080初始值为K2080#41～#44ch1～ch4输入通道偏移设置（mV或μA）出厂时为K0#51～#54ch1～ch4输入通道增益设置（mV或μA）出厂时为K5000#61～#64ch1～ch4加法运算数据，设置范围-16000～+16000初始值为K0知识链接BFM＃0输入模式的指定，用于设定通道ch1～ch4的输入模式。输入模式的指定采用4位数的十六进制码，对各位分配各通道的编号，如图10-15所示。通过在各位中设定0～F的数值，可以改变输入模式。

设定值（HEX）输入模式模拟量输入范围数量输出范围0电压输入模式-10～+10V-32000～+320001电压输入模式-10～+10V-4000～+40002电压输入模式-10～+10V-10000～+100003电流输入模式4～20mA0～160004电流输入模式4～20mA0～40005电流输入模式4～20mA4000～200006电流输入模式-20～+20mA-16000～+160007电流输入模式-20～+20mA-4000～+40008电流输入模式-20～+20mA-20000～+200009～E不可以设定——F通道不使用——知识链接4、FX3U-4AD基本程序示例

FX3UPLC上连接了FX3U-4AD（单元号0），输入模式设定通道ch1、ch2模式为0，通道ch3、ch4模式为3，设定通道ch1～ch4平均次数为10次，数值滤波器功能无效（初始值）。分配软元件D0～D3对应通道ch1～ch4的A/D转换数字值。图10-10FX3U-4AD示例程序1知识链接图10-11FX3U-4AD示例程序2知识链接四、FX3U-4DA模拟量输出模块1.FX3U-4DA功能概要

FX3U-4DA连接在FX3U系列PLC上，也可以连接在FX3UC、FX3G系列PLC上，是将来自PLC的4个通道的数字值转换成模拟量值(电压/电流)并输出的模拟量特殊功能模块。（1)在PLC上最多可以连接8台(包括其它特殊功能模块的连接台数)。（2)可以对各通道指定电压输出、电流输出。（3)将FX3U-4DA的缓冲存储器(BFM)中保存的数字值转换成模拟量值(电压、电流)，并输出。（4)可以用数据表格的方式，预先对决定好的输出形式做设定，然后根据该数据表格进行模拟量输出。知识链接2.FX3U-4DA的接线（1）端子排列图10-12

FX3U-4DA的接线知识链接（2）模拟量输出接线图10-13

FX3U-4DA模拟量输出接线（1）连接的基本单元为FX3G或FX3UPLC(AC电源型)时，可以使用DC24V供给电源。（2）请不要对·端子接线。（3）模拟量的输出线使用2芯的屏蔽双绞电缆，与动力线或者易于受感应的线分开布线。（4）输出电压有噪音或者波动时，请在信号接收侧附近连接0.1～0.47μF25V的电容。（5）请将屏蔽线在信号接收侧进行单侧接地。知识链接3.FX3U-4DA的BFM分配BFM编号内容备注#0指定通道ch1～ch4的输出模式可停电保持，出厂时为H0000#1～#4通道ch1～ch4的输出数据初始值为K0#5当PLC为STOP时的输出设定初始值为H0000#6输出状态初始值为H0000#9通道ch1～ch4的偏移、增益设定值的写入指令初始值为H0000#10～#13通道ch1～ch4的偏移数据（mV或μA）根据模式而定#14～#17通道ch1～ch4的增益数据（mV或μA）根据模式而定#19设定变更或禁止，K3030允许，其他数值禁止出厂时为K3030#20初始化功能，用K1初始化。初始化结束后，自动变为K0初始值为K0#28断线检测状态（仅在电流输出模式有效）—#29出错状态初始值为H0000#32～#35通道ch1～ch4在PLC为STOP时的输出数据初始值为K0#41～#44通道ch1～ch4下限值初始值为K-32640#45～#48通道ch1～ch4上限值初始值为K32640#60状态自动传送功能的设置初始值为K0#81～#84通道ch1～ch4的输出形式（K1～K10）初始值为K1知识链接BFM＃0输出模式的指定，用于设定通道ch1～ch4的输出模式。输出模式的指定采用4位数的十六进制码，对各位分配各通道的编号，如图10-20所示。通过在各位中设定0～4、F的数值，可以改变输出模式。设定值（HEX）输出模式模拟量输出范围数量输入范围0电压输出模式-10～+10V-32000～+320001电压输出模拟量值mV指定模式-10～+10V-10000～+100002电流输出模式0～20mA0～320003电流输出模式4～20mA0～320004电流输出模拟量值μA指定模式0～20mA0