第11章PLC的特殊功能模块pptConvertor.docx
《第11章PLC的特殊功能模块pptConvertor.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第11章PLC的特殊功能模块pptConvertor.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第11章PLC的特殊功能模块pptConvertor
11.1 扩展设备的类型及使用
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
11.3 数据链接与通信功能模块
11.3.1 FX系列PLC数据链接与通信功能概况
11.3.2 FX2N-232-BD通信板简介
11.3.3 FX2N-232-BD通信板的应用
11.3.4 FX2N-485-BD通信板的通信功能及应用
11.4 其他特殊功能模块概述11.4.1 位置控制类模块简介
11.4.2 人机界面（HMI）特殊模块简介
本章要点:
模拟量输入输出模块的基本功能及其应用
数据链接与通信功能模块的基本功能及其应用
本章难点:
数据链接与通信功能模块的基本功能及其应用
PLC的特殊功能模块种类繁多，功能齐全，是构成模拟量控制、位置控制、通信控制等系统的重要扩展设备。
本章重点介绍FX系列PLC的A/D和D/A模块、通信板的基本功能及其应用。
11.1 扩展设备的类型及使用
FX系列PLC的扩展设备有扩展单元（ExtensionUnit）、扩展模块（ExtensionBlock）、特殊功能模块（SpecialFunctionBlock）、功能扩展板（ExtensionFunctionBoard）。
扩展单元和扩展模块用来增加I/O点数，在第6章已做介绍。
特殊功能模块主要用来完成一些特殊的功能，如A/D转换、D/A转换、高速计数、定位控制等，其硬件电路完善，有的自带CPU。
它们都安装在主机之外。
功能扩展板安装在主机内，不占用主机外的空间，扩展主机的某些功能，如各种通信板、输入/输出扩展板、模拟量输入/输出扩展板等。
FX系列PLC的特殊功能模块大致可分为：
①模拟量输入/输出模块；②高速计数器模块；③定位控制模块；④旋转角度检测模块；⑤通信接口模块；⑥人机界面等类型
11.1 扩展设备的类型及使用
1．硬件系统配置
主机扩展就是在主机上安装功能扩展板、存储器卡盒等，或在主机上增加硬件单元或模块。
主机扩展时，首先要解决配置问题。
配置FX2N系列PLC硬件系统时，应满足如下条件。
（1）系统的开关量I/O点数不超过256点。
（2）当系统中有特殊功能模块时，系统的开关量I/O点数n应满足：
n≤256–k，式中，k为系统中所有特殊功能模块的等效I/O点数之和。
（3）每台主机连接的特殊功能模块不超过8块。
11.1 扩展设备的类型及使用
（4）系统中所有扩展设备消耗的内部DC5V电源电流总量不超过主机或扩展单元内部DC5V电源提供的电流总量；系统中所有扩展设备消耗的外部DC24V电源电流总量不超过主机或扩展单元外部DC24V电源提供的电流总量。
11.1 扩展设备的类型及使用
2．模块的连接与编号
系统配置完成后，就可把主机和各扩展设备用扩展设备自带的扩展电缆或专用电缆按硬件手册的说明进行连接、安装。
当PLC与特殊功能模块连接时，数据通信是通过特殊模块的读/写指令FROM/TO来实现的。
为了使PLC能够准确地查找到指定的功能模块，每个特殊功能模块都有一个确定的地址编号，编号的方法是从离主机最近的特殊功能模块开始，顺序编成0~7号，编号不能超过7，如图11.1所示。
注意PLC的扩展单元不记录在内。
图11.1 FX2N系列PLC的硬件系统
11.1 扩展设备的类型及使用
3．FX系列PLC对特殊功能模块的读写操作
FX系列PLC与其特殊功能模块之间的通信是通过FROM/TO指令执行的。
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）BFM读出指令
该类指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表11.1所示。
11.1 扩展设备的类型及使用
表11.1 BFM读出指令的要素表
指令名称
助记符
指令代码（位数）
操作数范围
程序步
m1
m2
[D•]
n
BFM
读出
FROM
FROM（P）
FNC78
（16/32）
K、H
m+=0~7
K、H
m1=0~31
KnY、KnM、KnS
T、C、D、V、Z
K、H
n=1~32
FROM…9步
DFROM…17步
11.1 扩展设备的类型及使用
FROM指令，是将特殊功能模块缓冲寄存器BFM的数据读到PLC基本单元的指令。
如图11.2所示，X3=ON时，FROM指令执行。
从特殊功能模块#2的缓冲寄存器#20、#21、#22中读出16位数据传至PLC基本单元的D0、D1、D2三个单元中。
X3=OFF时，FROM指令不执行，传送地点D0、D1、D2中的数据不变。
图11.2 FROM指令应用
11.1 扩展设备的类型及使用
2）BFM写入指令
该类指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表11.2所示。
TO指令，是由PLC基本单元对特殊功能模块缓冲寄存器BFM写入数据的指令。
如图11.3所示，X1=ON时，TO指令执行。
将PLC基本单元D0、D1的数据写入特殊功能模块#1的缓冲寄存器#10、#11中。
X1=OFF时，FROM指令不执行，BFM#10、#11中的数据不变。
11.1 扩展设备的类型及使用
表11.2 BFM读出指令的要素表
指令名称
助记符
指令代码（位数）
操作数范围
程序步
m1
m2
[S•]
n
BFM
写入
TO
TO（P）
FNC79
（16/32）
K、H
m+=0~7
K、H
m1=0~31
KnX、KnY、KnM、KnST、C、D、V、Z
K、H
n=1~32
FROM…9步
DFROM…17步
11.1 扩展设备的类型及使用
图11.3 TO指令应用
M8028=OFF时，FROM/TO指令执行过程中，禁止中断，FROM/TO指令可在中断程序中使用；M8028=ON时，FROM/TO指令执行过程中，允许中断，FROM/TO指令不能在中断程序中使用。
11.2 模拟量输入/输出模块
可以通过使用模拟量输入/输出模块来进行模拟量（电压、电流等）的输入和输出，从而使PLC实现工业自动化（FA）控制中不可或缺的模拟量控制功能。
如模拟量输入/输出模块与PID过程控制模块或PID回路运算功能指令配合使用，即可实现温度、压力、流量等过程量的PID控制；用户可充分利用PLC的算术运算功能和数据处理能力，编制模糊控制算法等程序，实施模拟量的模糊控制，达到智能控制的目的。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
1．性能指标
FX2N-2AD是一个2通道12位高精度模拟量输入模块，能够将DC0~10V、0~5V，或DC4~20mA的模拟量输入转换成一个数字量并传送到PLC中。
其性能如表11.3所示。
表11.3 FX2N-2AD模拟量输入模块的性能指标
项 目
电压输入
电流输入
模拟输入范围
出厂时该单元调整为数DC0~10V对应。
当使输入或DC0~5V输入时和增益值。
字量：
0~4000与模拟量：
用FX2N-2AD作为电流时，必须重新调整零点。
DC0~10V，DC0~5V（输入电阻200kΩ）。
警告：
输入电压超过DC-0.5V~+15V范围，可能造成模块损坏
4~20mA（输入电阻250KΩ）
警告：
输入范围超过-2mA，+60mA范围，可能造成模块损坏
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
表11.3 FX2N-2AD模拟量输入模块的性能指标（续表）
项 目
电压输入
电流输入
转换速度
每通道2.5ms（顺控程序或同步）
电源规格
模拟电路：
DC24V±10%50mA；数字电路：
DC5V20mA（由主机单元提供）
隔离
在模拟电路和数字电路之间用光电耦合器进行隔离；主单元的电源用DC/DC转换器进行隔离；模拟通道之间不进行隔离。
占用I/O点数
模块占用8个输入或输出点（可为输入或输出）
消耗电流
50mA（每只DC24V的消耗电流）
绝缘承受电压
AC500V1min（在所有的端子和外壳之间）
适用PLC
FX0N/FX2N/FX2NC系列PLC
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
表11.3 FX2N-2AD模拟量输入模块的性能指标（续表）
项 目
电压输入
电流输入
输出特性
每个通道的输入特性都是相同的
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
2．接线
FX2N-2AD的接线如图11.4所示。
图11.4 FX2N-2AD的接线图
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
图11.4中，
①*1FX2N-2AD不能一个通道作为模拟电压输入，另一通道作为电流输入，因为两个通道使用相同的偏移和增益值。
对于电流输入请按图示将VIN和IIN外接。
②*2当电压输入点有波动或干扰时，请连一个0.1~0.47mF/25V电容在*2处。
3．缓冲寄存器（BFM）的分配表
FX2N-2AD的缓冲寄存器（BFM）的分配表见表11.4。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
表11.4 FX2N-2AD的BFM分配表
BFM号
b15～b8
b7～b4
b3
b2
b1
b0
#0
不能使用
输入数据的当前值（低8位数据）
#1
不能使用
输入数据为当前值（高4位数据）
#17
不能使用
A/D转换开始
A/D转换通道
#18~31
不能使用
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
BFM#0：
存储由BFM#17指定通道的输入数据的当前值（低8位数据），当前值以二进制数据形式保存。
BFM#1：
保存输入数据的当前值（高4位数据），当前值以二进制数据形式保存。
BFM#17：
b0…指定A/D转换的通道号（CH1，CH2）
b0=0指定A/D转换的通道号CH1
b0=1指定A/D转换的通道号CH2
b1=0→1时，D/A转换过程开始
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
4．应用举例
下面的编程举例是FX2N-2AD与FX2N系列PLC连接时的梯形图标准形式，只有带下划线的元件号能够在编程时修改。
【例11-1】 模拟量输入编程如图11.5所示。
图11.5 模拟量输入编程
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
图中，
①CH1的A/D转换执行输入条件：
X0。
②CH2的A/D转换执行输入条件：
X1。
③CH1的A/D转换输入数据：
D100（用辅助继电器M100~M115代替，一次指定这些数字）。
④转换速度：
从X000和X001接通到A/D转换数据在主机单元数据寄存器中的保存所需时间为：
2.5ms/通道。
⑤*1当你使用FX0N系列PLC时，把“*1”的电路改为如图11.6所示的电路。
图11.6 针对FX0N编程的修改电路
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
【例11-2】 使用平均值编程。
当不能读取一个稳定的数字值时，可以在图11.7后面增加下述编程，使用平均值。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
图11.7 模拟量输入求平均值编程
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD
图中，
①通道1的A/D转换输入数据：
D100。
②通道2的A/D转换输入数据：
D102。
③采样次数：
D118。
④采样频率和平均频率一致性标志：
M133。
⑤通道1的平均值：
D111，D110。
⑥通道2的平均值：
D113，D112。
⑦上述编程举例中采取次数平均值取20次，可取平均次数范围为1~262144。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
1．性能指标
FX2N-2DA是一个2通道12位高精度模拟量输出模块，用于将12位的数字值转换成2路模拟输出（电压输出和电流输出）。
其性能如表11.5所示。
表11.5 FX2N-2DA模拟量输出模块的性能指标
项 目
电压输出
电流输出
模拟输出范围
DC0~10V，DC0~5V
（外部负载阻抗为2KΩ~1MΩ）
4~20mA
（外部负载阻抗为500Ω或更小）
在装运时，对于DC0~10V的模拟电压输出，此单元调整的数字是0~4000。
当使用FX2N-2DA并通过电流输入或通过DC0~5V输出时，就有必要通过偏置和增益调节器进行再调节。
数字输入
12位
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
表11.5 FX2N-2DA模拟量输出模块的性能指标（续表）
项 目
电压输出
电流输出
分辨率
2.5mV（10V/4000）、1.25mV（5V/4000）
4μA{（20~4）/4000}
综合精度
±1%（全范围0~10V）
±1%（全范围4~20mA）
转换速度
4ms/通道（顺序程序和同步）
电源规格
模拟电路：
24VDC±10%50mA；数字电路：
5VDC20mA（由主机单元提供）
隔离
在模拟电路和数字电路之间用光电耦合器进行隔离。
主单元的电源用DC/DC转换器进行隔离。
模拟通道之间不进行隔离。
占用I/O点数
模块占用8个输入或输出点（可为输入或输出）
消耗电流
85mA（每只DC24V的消耗电流）
耐压
AC500V/min（在所有接点与外壳之间）
适用PLC
FX0N/FX2N/FX2NC系列PLC
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
表11.5 FX2N-2DA模拟量输出模块的性能指标（续表）
项 目
电压输出
电流输出
输入特性
当13位或更多的数据输入时，只有最后12位是有效的，高端位忽略。
在0~4095的范围内使用数字值。
可对两个通道中的每个进行输出特性的设置。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
图11.8 FX2N-2DA的接线图
2．接线
FX2N-2DA的接线如图11.8所示
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
图中说明：
①当电压输出存在波动或有大量噪声时，在位置①处连接0.1~0.47mF、25VDC的电容。
②对于电压输出，请对IOUT和COM进行短路，如图11.8所示。
3．缓冲寄存器（BFM）的分配表
FX2N-2DA的缓冲寄存器（BFM）的分配表如表11.6所示。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
表11.6 FX2N-2DA的BFM分配表
BFM号
b15～b8
b7～b3
b2
b1
b0
#0到#15
保留
#16
保留
输出数据的当前值（8位数据）
#17
保留
D/A低8位
数据保持
通道1D/A转换开始
通道2D/A转换开始
#18或更大
保留
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
表中，
BFM#16：
由BFM#17（数字值）指定的通道的D/A转换数据被写。
D/A数据以二进制形式，并以下端8位和4位两部分的顺序进行写。
BFM#17：
b0——通过将1改变成0，通道2的D/A转换开始。
b1——通过将1改变成0，通道1的D/A转换开始。
b2——通过将1改变成0，D/A转换的下端8位数据保持。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
4．应用举例
下面的编程举例是梯形图标准形式，只有带下划线的元件号能够在编程时修改。
【例11-3】 与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程。
FX2N-2DA模块与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程如图11.9所示。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
图11.9 与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
图11.9 与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程（续）
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
对图11.9分析如下。
①通道1的输入执行数字到模拟的转换：
X000。
②通道2的输入执行数字到模拟的转换：
X001。
③D/A输出数据CH1：
D100（以辅助继电器M100到M131进行替换。
对这些编号只进行一次分配）。
④D/A输出数据CH2：
D101（以辅助继电器M100到M131进行替换。
对这些编号只进行一次分配）。
⑤处理时间：
从X000和X001打开至FX2N-2DA输出模拟值的时间。
4ms/通道。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
【例11-4】 与FX0N系列PLC连接时的模拟量输出编程。
FX2N-2DA模块与FX2N系列PLC连接时的模拟量输出编程如图11.10所示。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
图11.10 与FX2N系列PLC连接时的模拟量输出编程
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
图11.10 与FX2N系列PLC连接时的模拟量输出编程（续）
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
对图11.10分析如下。
①通道1的输入执行数字到模拟的转换：
X000。
②通道2的输入执行数字到模拟的转换：
X001。
③D/A输出数据CH1：
D100（以辅助继电器M100到M131进行替换。
对这些编号只进行一次分配）。
④D/A输出数据CH2：
D101（以辅助继电器M100到M131进行替换。
对这些编号只进行一次分配）。
11.2 模拟量输入/输出模块
11.2.2 模拟量输出模块FX2N-2DA
除了上述模拟量输入/输出模块外，FX2N还有其他多种规格，如4通道的FX2N-4AD、FX2N-4AD，铂电阻温度传感器用模拟量输入模块FX2N-4AD-PT、热电耦温度传感器用模拟量输入模块FX2N-4AD-TC，它们是一种内附温度传感器前置放大器的模拟量输入模块，可以直接与铂电阻PT-100和热电耦式温度传感器直接连接等。
11.3 数据链接与通信功能模块
随着工矿企业对工厂自动化程度要求的不断提高，传统的集中式控制已难以满足“传输信息、资源共享、分散控制、集中管理”等管控一体化的需要。
为此，各PLC厂家都不断推出自己的PLC网络系统，以满足多元化分布式的控制要求。
如日本三菱公司推出的各种网络模块：
企业级的以太网模块、控制级的MELSECNET/T模块、现场总线级的CC-Link模块、传感器级的CC-Link/LT模块，以及其他通信设备，以满足不同层次的通信与网络控制需要。
随着计算机网络技术的发展，PLC网络也在向高速、多层次、大信息吞吐量、高可靠性和开放式的方向发展。
本节从最简易的通信功能扩展板入手，介绍一些PLC通信的基础知识，为进一步学习和运用PLC网络技术打下基础。
11.3 数据链接与通信功能模块
11.3.1 FX系列PLC数据链接与通信功能概况
FX系列PLC具有组网功能，FX系列PLC之间、FX系列与A.QnA.Q系列之间可构成表11.7所示的CC-Link、CC-Link/LT、AS-i等网络通信系统；FX系列PLC之间可实现1∶1、N∶N数据链接，FX系列PLC与计算机之间可进行1∶1、1∶N数据链接，如表11.8所示；以及FX系列PLC与具有RS232C、RS485、RS422等通信接口的外围设备之间进行通信连接，如表11.9所示。
11.3 数据链接与通信功能模块
11.3.1 FX系列PLC数据链接与通信功能概况
表11.7 FX系列PLC网络通信一览表
种类
CC-Link系统
（A.QnA.Q主站）
CC-Link系统
（FX主站）
CC-Link/LT
系统
MELSECI/O
系统
AS-i系统
内容
FX为从站，最大64台。
远程I/O≤7台
远程设备≤7台
FX为主站
远程I/O≤64台
≤128点
≤31从站
最大传送距离
1200m
1200m
560m
200m
100m
通信设备
功能扩展板
×
×
×
×
×
特殊适配器
×
×
×
×
×
特殊模块
FX2N-32CCL
FX2N-16CCL-M
FX2N-64CL-M
FX2N-16CCL-M
FX2N-32ASI-M
11.3 数据链接与通信功能模块
11.3.1 FX系列PLC数据链接与通信功能概况
表11.7 FX系列PLC网络通信一览表（续表）
种类
CC-Link系统
（A.QnA.Q主站）
CC-Link系统
（FX主站）
CC-Link/LT
系统
MELSECI/O
系统
AS-i系统
对应
P
L
C
FX1S
×
×
×
×
×
FX1N
远程站
主站/远程站
主站
主站
主站
FX2N
远程站
主站/远程站
主站
主站
主站
FX1NC
远程站
主站/远程站
主站
主站
主站
FX2NC
远程站
主站/远程站
主站
主站
×
11.3 数据链接与通信功能模块
11.3.1 FX系列PLC数据链接与通信功能概况
表11.8 FX系列PLC数据链接一览表
种类
N∶N链接
1∶1链接
与PC1∶N链接
与PC1∶1链接
内容
FX间简单链接
≤8台
FX间
升级会员 