工厂电气与PLC控制技术-5-5课件.ppt
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- 工厂 电气 PLC 控制 技术 _5_5 课件
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1、特殊功能特殊功能 I/OI/O 模块:模块:模拟量输入输出模拟量输入输出处理模块、处理模块、高速处理高速处理模块、模块、定位定位控制控制模块、模块、PID PID 模块、模块、数字控制数字控制模块、模块、联网通信联网通信模块、模块、多参数输入多参数输入模块、模块、温度传感器输入温度传感器输入模块、模块、语言输出语言输出模块模块等等第五章第五章 PLCPLC的特殊功能的特殊功能I/OI/O模块模块表表5-1 FX2N系列的特殊功能模块系列的特殊功能模块一、模拟量一、模拟量 A/D A/D 转换输入模块转换输入模块 FXFX2N2N-4AD-4AD4 4 通道通道、12 12 位高精度位高精度主要
2、功能:主要功能:电流或电压输入信号电流或电压输入信号数字量数字量1 1、FXFX2N2N-4AD-4AD 的主要技术指标的主要技术指标 每一个输入通道设置成每一个输入通道设置成电流电流输入或输入或电压电压输入方式输入方式两种输入方式下的主要技术指标如两种输入方式下的主要技术指标如表表5-25-2所示所示 表表5-2 FX-4AD技术指标技术指标项目项目电压输入电压输入电流输入电流输入根据是电流输入还是电压输入,使用端子有不同根据是电流输入还是电压输入,使用端子有不同模拟量输入范围模拟量输入范围DC-10DC-10+10V+10V(输入电阻输入电阻200K)200K)绝对最大输入绝对最大输入15
3、V15VDC-20DC-20+20mA+20mA(输入电阻输入电阻250)250)绝对最大输入绝对最大输入32mA32mA数字量输出范围数字量输出范围带符号位的带符号位的1616位二进制(有效数值位二进制(有效数值1111位)位)+2047+2047以上固定为以上固定为+2047+2047,-2048-2048以以下固定为下固定为-2048-2048分辨力分辨力5mV(10V5mV(10V1/2000)1/2000)20A(20mA20A(20mA1/1000)1/1000)综合精确度综合精确度1%(1%(相对于最大值相对于最大值)转换速度转换速度15ms15ms(1 14 4)通道(高速转换
4、方式时在版本)通道(高速转换方式时在版本V2.00V2.00以下时为以下时为6ms6ms1 14 4通通道)道)隔离方式隔离方式光电隔离及采用光电隔离及采用DC/DCDC/DC转换器使输入和转换器使输入和PLCPLC电源间隔离(各输入端子间不隔电源间隔离(各输入端子间不隔离)离)模拟量用电源模拟量用电源DCDC(24V24V2.4V2.4V),),50mA50mA输入输出占有点数输入输出占有点数程序上为程序上为8 8点(计输入或输出点均可),由点(计输入或输出点均可),由PLCPLC供电的消耗功率为供电的消耗功率为5V30mA5V30mA2 2、模块的编号与外部连线、模块的编号与外部连线 特殊
5、功能模块通过软电缆接在特殊功能模块通过软电缆接在 FXFX2N 2N 主机右侧主机右侧的的 I/O I/O 扩展总线上,从最近主机的那个特殊功能扩展总线上,从最近主机的那个特殊功能模块开始顺序编号为模块开始顺序编号为 0 07 7 号。如号。如 图图5-15-1所示所示同一模拟量输入模块既可连接电压信号也可同一模拟量输入模块既可连接电压信号也可连接电流信号。接线方式如连接电流信号。接线方式如 图图5-2 5-2 所示所示电压信号电压信号:接在:接在 V+V+与与 COM COM 端端电流信号电流信号:接在:接在 I+I+和和 COM COM 端端 短接短接该通道的该通道的 V+V+与与 I+I
6、+图图5-1 5-1 特殊功能特殊功能I/OI/O模块编号模块编号图图5-2 5-2 输入电压信号和电流信号时模块的外部接线输入电压信号和电流信号时模块的外部接线 外部布线时要注意以下几点:外部布线时要注意以下几点:1)1)信号源与模块输入端之间要采用带屏蔽的双绞线信号源与模块输入端之间要采用带屏蔽的双绞线连接,屏蔽线接到该通道的连接,屏蔽线接到该通道的 SLDSLD 端。端。2)2)电压输入信号存在噪声和纹波干扰时,可在该电压输入信号存在噪声和纹波干扰时,可在该 通道的通道的 V+V+和和 COMCOM 端并接端并接0.10.10.47F/25V0.47F/25V电容电容3)3)电磁干扰严重
7、时,将各通道的电磁干扰严重时,将各通道的 SLDSLD 端与模块上端与模块上的的 GNDGND、FG FG 端连接,再与端连接,再与 PLCPLC 的机架接地相连的机架接地相连 4)4)切勿将主电路及高电压电线靠近模块的控制线和切勿将主电路及高电压电线靠近模块的控制线和信号线,更不可将它们包絷在一起。信号线,更不可将它们包絷在一起。5)5)模块外部接线变更时,其补偿值和增益值应重新模块外部接线变更时,其补偿值和增益值应重新设定。设定。3 3、缓冲数据寄存器(、缓冲数据寄存器(BFMBFM)的编号与分配)的编号与分配 缓冲数据寄存器:存放经缓冲数据寄存器:存放经 ADC ADC 转换后得到的数字
8、转换后得到的数字 量量 FXFX2N2N-4AD-4AD 内的缓冲数据寄存内的缓冲数据寄存 区间是由区间是由3232个个1616位的数据寄存器位的数据寄存器 组成,其编号为组成,其编号为BFMBFM0 0BFMBFM3131各缓冲数据寄存器的用途及存放内容如各缓冲数据寄存器的用途及存放内容如表表5-35-3所示所示一、一、带带*号号的的1010个个 BFMBFM:用于初始化设置用于初始化设置二、二、不带不带*号号的的2222个个BFMBFM:1010个个BFMBFM用于存放数据供用于存放数据供 PLCPLC读取,另外读取,另外1212个空置不用个空置不用表表5-3 FX5-3 FX-4AD B
9、FM#0-4AD BFM#0BFM#31BFM#31的分配的分配BFMBFM内容内容*#0#0通道初始化设定:通道初始化设定:默认设定值默认设定值H0000H0000,BFMBFM0 0中写入中写入4 4位十六进制分别设定位十六进制分别设定4 4个通道工作方式个通道工作方式*#1#1通道通道1 1平均采用次数设定平均采用次数设定1 140964096,默认设定值,默认设定值8 8。设定值超出范围。设定值超出范围按默认值按默认值8 8处理处理*#2#2通道通道2 2*#3#3通道通道3 3*#4#4通道通道4 4#5#5通道通道1 1存放各通道经存放各通道经A/DA/D转换的数字量平均值,数据由
10、转换的数字量平均值,数据由FROMFROM指令读取指令读取#6#6通道通道2 2#7#7通道通道3 3#8#8通道通道4 4#9#9通道通道1 1存放各通道当前存放各通道当前A/DA/D转换的数字量,数据由转换的数字量,数据由FROMFROM指令读取指令读取#10#10通道通道2 2#11#11通道通道3 3#12#12通道通道4 4#13#13#19#19不能使用不能使用*#20#20重新设置模块为默认值重新设置模块为默认值 默认设定值默认设定值H0000H0000 若若 BFMBFM20201 1,设定值均,设定值均恢复到设定值恢复到设定值*#21#21禁止零点禁止零点0 0和增益和增益G
11、 G调整调整 默认设定值默认设定值b1b1,b0b00 0,1 1(允许);(允许);b1b1,b0b01 1,0 0(禁止)(禁止)*#22#22零点增零点增益调整益调整b7b7b6b6b5b5b4b4b3b3b2b2b1b1b0b0G4G4O4O4G3G3O3O3G2G2O2O2G1G1O1O1*#23#23零点值:默认设定值零点值:默认设定值0 0,调整值以,调整值以 5mV/20A 5mV/20A 为步距。零点:数字量为步距。零点:数字量输出为输出为0 0时的输入值时的输入值*#24#24增益值:默认设定值增益值:默认设定值50005000,调整值以,调整值以 5mV/20A 5mV/
12、20A 为步距。增益:数为步距。增益:数字量输出为字量输出为+1000+1000时的输入值时的输入值#25#25#28#28空置空置#29#29出错信息出错信息#30#304A/D4A/D 模块识别码:模块识别码:K2010K2010#31#31不能使用不能使用(续上表续上表 )1)BFM#01)BFM#0:输入方式设定输入方式设定,十六十六进制进制4 4位数表示各通位数表示各通 道的初始化内容,从最低开始依次控制通道道的初始化内容,从最低开始依次控制通道 CH1CH1CH4CH4,每,每一一位的有效数范围是位的有效数范围是 0 03 3:0 0输入为电压信号,信号范围为输入为电压信号,信号范
13、围为 -10-10+10V+10V;1 1输入为电流信号,信号范围为输入为电流信号,信号范围为 +4+4+20mA+20mA;2 2输入为电流信号,信号范围为输入为电流信号,信号范围为 -20-20+20mA+20mA;3 3通道关闭,不接受任何信号通道关闭,不接受任何信号BFM#0BFM#0 的默认值为的默认值为 H0000H0000,CH1CH1CH4 CH4 都以都以电电压压信号输入方式工作。信号输入方式工作。例如:例如:在在图图5-15-1中如果程序运行中执行中如果程序运行中执行 往功能块模块往功能块模块写写 号号 缓存缓存 初值初值 字数字数指令后指令后CH1CH1CH4 CH4 的
14、工作方式分别是:的工作方式分别是:CH1 CH1 为电压信号输入,信号范围是为电压信号输入,信号范围是 -10V-10V+10V+10VCH2 CH2 为电流信号输入,信号范围是为电流信号输入,信号范围是 +4mA+4mA+20mA+20mACH3 CH3 为电流信号输入,信号范围是为电流信号输入,信号范围是 -20mA-20mA+20mA+20mACH4 CH4 关闭关闭2)BFM#12)BFM#1#4#4:平均值采样次数设定平均值采样次数设定。设定范围为设定范围为1 140964096。超过此范围按默认值。超过此范围按默认值8 8处理处理3)BFM#53)BFM#5#8#8:存放输入的存放
15、输入的平均值数字量平均值数字量4)BFM#94)BFM#9#12#12:存放输入的存放输入的当前值数字量当前值数字量5)BFM#20 5)BFM#20:快速重置默认位快速重置默认位。置置 1 1 时各设定值恢复到默认值;置时各设定值恢复到默认值;置 0 0 时允许时允许 重新设置,默认值定为重新设置,默认值定为 H0000H0000。6)BFM6)BFM2121:零点和增益调整控制零点和增益调整控制。b1b1、b0 b0 值为值为 1 1、0 0 时禁止零点、增益设定值时禁止零点、增益设定值 改动;为改动;为 0 0、1 1 时允许零点与增益设定值改动;时允许零点与增益设定值改动;为为 0 0
16、、1 1,即禁止调整。,即禁止调整。7)BFM7)BFM2222:需要调整的输入通道的零点与增益值需要调整的输入通道的零点与增益值 允许改动与否允许改动与否。由由 G1G1、O1O1(即(即 b1b1、b0 b0 状态)、状态)、G2G2、O2O2(b3b3、b2 b2 状态)、状态)、G3G3、O3O3(b5b5、b4 b4 状态)、状态)、G4G4、O4O4(b7b7、b6b6 状态)分别来控制通道状态)分别来控制通道 CH1CH1CH4 CH4 的增益、零点的增益、零点允许改动与否。允许改动与否。例如:例如:若若 BFMBFM22 22 的的G1G1、O1O1位(位(增益增益、零点零点位
17、)均位)均 置置 1 1,则存放在,则存放在 BFMBFM23 23 和和 BFMBFM24 24 中的中的 零点和增益设定值就可送入零点和增益设定值就可送入 CH1 CH1 中的零中的零点和点和 增益值寄存器中。各输入通道的增益与零点增益值寄存器中。各输入通道的增益与零点 既可统一调整也可单独调整。既可统一调整也可单独调整。8)BFM#238)BFM#23:存放设定零点值存放设定零点值 (以(以 5mV/20A 5mV/20A 为步距)为步距),默认值为默认值为 0 09)BFM#249)BFM#24:存放设定增益值存放设定增益值 (以(以 5mV/20A5mV/20A 为步距),默认值为为
18、步距),默认值为 500050001010)BFM#29BFM#29:存放出错信息存放出错信息 由各位状态决定。如由各位状态决定。如 b2b2 为为 0 0 表示表示 DC24VDC24V 电电源正常,为源正常,为 1 1 表示电源有故障。在用户程序中可表示电源有故障。在用户程序中可用用 FROMFROM 指令将其读入以便进行相应的故障处理,指令将其读入以便进行相应的故障处理,BFMBFM29 29 其他各位出错信息如其他各位出错信息如 表表5-45-4所示。所示。1111)BFMBFM3030:存放模块识别码存放模块识别码 K2010K2010表表5-4 BFM5-4 BFM29 29 其他
19、各位出错信息其他各位出错信息位位功能功能接通接通断开断开b0b0A/DA/D模块出错模块出错模块硬件或软件出错,各模块硬件或软件出错,各A/DA/D通道停止转换通道停止转换无错误无错误b1b1G-OG-O出错出错EPROMEPROM中的增益中的增益/偏置数据无用或出错偏置数据无用或出错G-OG-O数据正常数据正常b2b2电源异常电源异常DC24VDC24V电源断电或故障电源断电或故障电源正常电源正常b3b3硬件损坏硬件损坏A/DA/D转化模块或相应硬件损坏转化模块或相应硬件损坏A/DA/D硬件正常硬件正常b8b8READYREADY位置判断位置判断FX-4ADFX-4AD方式开关位置在方式开关
20、位置在READYREADY以外位置以外位置在在READYREADY位置位置b10b10转换值异常转换值异常A/DA/D转换值小于转换值小于-2048-2048或大于或大于+2047+2047转换值在范围内转换值在范围内b11b11平均数出错平均数出错平均次数大于平均次数大于40974097或小于或小于0 0,模块自动取值,模块自动取值8 8平均数在范围内平均数在范围内b12b12调整禁止调整禁止/允许允许BFMBFM2121的的b1b0b1b0为为10B10B,处于禁止状态,处于禁止状态b1b0b1b0为为01B01B注:其中注:其中b4b4b7b7,b13b13b15b15未定义。未定义。4
21、 4、模块与模块与 PLCPLC主机的数据通信主机的数据通信 由由 FROM/TO FROM/TO(读读/写写)指令执行)指令执行在系统运行前首先由在系统运行前首先由 PLC PLC 主机通过主机通过 TO TO 指令对指令对模块进行写操作以完成必要的模块进行写操作以完成必要的初始化设置初始化设置:1)1)各输入通道的输入方式代码写入各输入通道的输入方式代码写入BFMBFM0 0。2)2)设定各输入通道的平均采样次数。设定各输入通道的平均采样次数。3)3)各通道零点与增益值的调整各通道零点与增益值的调整 零点值(零点值(偏置值偏置值)是指数字量输出为)是指数字量输出为 0 0 时的输时的输入值
22、,增益值是指数字量输出为入值,增益值是指数字量输出为 +1000+1000 时的输入值。时的输入值。为保证一定的控制精度和准确性而需要对输入通道为保证一定的控制精度和准确性而需要对输入通道的零点值和增益值进行必要的调整。如的零点值和增益值进行必要的调整。如图图5-35-3所示各所示各通道的输入模拟量与输出数字量的关系通道的输入模拟量与输出数字量的关系图图5-3 5-3 增益值和零点值的调整增益值和零点值的调整 模块的零点与增益调整也可用模块上的增益和偏置调节模块的零点与增益调整也可用模块上的增益和偏置调节按钮与选择开关。无论采用何种方法设置前都必须先将按钮与选择开关。无论采用何种方法设置前都必
23、须先将 H0001H0001写入写入 BFMBFM2121。采用硬件设置的步骤是:采用硬件设置的步骤是:1)1)模块与模块与 PLC PLC 主机连接如并接上电源主机连接如并接上电源2)2)将将 FXFX2N2N-4AD-4AD 方式开关旋至方式开关旋至 CH1CH13)3)将输入模拟量与将输入模拟量与 CH1 CH1 相连,调节输入量到需要数值。相连,调节输入量到需要数值。4)4)按下偏置按钮(按下偏置按钮(OFFSETOFFSET)一次(偏置值的数字量就存入相)一次(偏置值的数字量就存入相 应缓冲数据寄存器)应缓冲数据寄存器)5)5)调节输入模拟量直至达到相应增益值。调节输入模拟量直至达到
24、相应增益值。6)6)增益(增益(GAINGAIN)按钮一次(增益数字量就存入相应缓冲数据)按钮一次(增益数字量就存入相应缓冲数据 寄存器)寄存器)其他通道的增益偏置值设置可依上述步骤同样进行其他通道的增益偏置值设置可依上述步骤同样进行,各通各通道设置完毕将方式开关旋至道设置完毕将方式开关旋至 READY READY 位置。位置。当模块初始化设置完成,在程序运行过程中当模块初始化设置完成,在程序运行过程中示需要示需要,可用可用 FROMFROM 指令指令从相应缓冲数据寄存器从相应缓冲数据寄存器读入读入数据。数据。为确保可靠无误,在进行初始化处理和读取为确保可靠无误,在进行初始化处理和读取相应数据
25、前都必须先读取相应数据前都必须先读取 BFMBFM30 30 模块识别码模块识别码以便对模块进行确认。以便对模块进行确认。5 5、程序设计举例、程序设计举例 硬件配置如硬件配置如图图5-15-1例例5-15-1:要求要求 FXFX2N2N-4AD-4AD 的的 CH1 CH1 CH4 CH4 均设置成电均设置成电 压输入方式,压输入方式,CH1 CH1 通道设置成零偏置,增通道设置成零偏置,增 益值为益值为 2.5V 2.5V 试设计其初始化设置程序。试设计其初始化设置程序。解:解:程序设计如程序设计如 图图5-4 5-4 所示。所示。CH2CH2CH4 CH4 的零点与的零点与 增益值调整按
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