第八章特殊功能模块1.ppt
第八章 特殊功能模块,型PLC的特殊功能模块按用途分有模拟量输入输出模块、定位控制单元模块、数据通信用模块、人机界面单元模块等。,第一节 模拟量输入输出模块,一、模拟量输入模块FX-4AD(FX2、FX2C用),FX-4AD为4通道12位AD转换模块，根据外部连接方法及PLC指令，可选择电压输入或电流输入，是一种具有高精确度的输入模块。通过简易的调整或根据PLC的指令可改变模拟量输入的范围。瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROMTO指令进行。FX-4AD的技术指标如表8-1所示。表8-1,二、温度传感器模拟量输入模块FX-2AD-9T(FX2、FX2C用),FX-2AD-PT是2通道温度输入l2位AD转换模块，这是一种内附温度传感器前置放大器的模拟电压量输入模块，它可以直接与三线的铂电阻PT-l00直接连接。带有补偿的两路输入可以校正传感器的非线性。FX-2AD-PT瞬时值及设定值等数据的读出、写入用FROMTO指令进行。FX-2AD-PT的技术指标如表8-2所示。,三、模拟量输出模块FX-2DA,FX-2DA为2通道12位DA转换模块，每个通道可独立设置电压或电流输出。FX-2DA是一种具有高精确度的输出模块。通过简易的调整或根据PLC的指令可改变模拟量输出的范围。瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROMTO指令进行。FX-2DA的技术指标如表8-3表示。,四、热电偶温度传感器模拟量输入模块FX-4AD-TCFX,FX-4AD-TC是4通道热电偶温度传感器模拟量输入模块。瞬时值及设定值等数据的读出、写入用FROMTO指令进行。FX-4AD-TC的指术指标如表8-4所示。table 模拟量输入输出模块常在温度控制、流量控制、速度控制、张力控制、压力控制、风力控制、电流、电压的监控中应用。,五、FX-4AD和FX-2DA的使用,（一）模块编号,接在FX2基本单元右边扩展总线上的特殊功能模块(例如FX-4AD、FX-2DA、FX-2AD-PT等)，从最靠近基本单元的那一个开始顺次编为07号。如图8-1所示。,(二)缓冲寄存器(BFM)分配,FX系列PLC基本单元与FX-4AD、FX-2DA等之间的数据通信是由FEOM指令和To指令来执行的，FROM是基本单元从FX-4AD、FX-2DA读数据的指令，TO是从基本单元将数据写到FX-4AD、FX-2DA的指令。实际上读、写操作都是对FX-4AD、FX-2DA的缓冲寄存器BFM进行的。这一缓冲寄存器区由32个l 6位的寄存器组成，编号为BFM#0#31。FX-4AD模块BFM的分配表详见表8-5。,从上表中带*号的缓冲寄存器中的数据可由PLC通过TO指令改写。改写带*号的BFM的设定值即可改变FX-4AD模块的运行参数，调整其输入方式，输入增益和零点等。从指定的模拟量输入模块读人数据前应先将设定值写人，否则按缺省设定值执行。PLC用FROM指令可将不带*号的BFM内的数据读入。,在BFM#0中写入十六进制4位数字H0000使各通道初始化，最低位数字控制通道1，最高位控制通道4，各位数字的意义如下：O=0：设定输入范围-1OV+l0V0=1：设定输入范围+4mA+20mA0=2：设定输入范围-20mA+20mA0=4：关闭该通道例如BFM#0H3310时，则 CH1：设定输入范围-10V+10V CH2：设定输入范围+4mA+20mA CH3、CH4：关闭该通道,输入的当前值送到BFM#912，输入的平均值送到BFM#58。各通道平均值取样次数分别由BFM#14来指定。取样次数范围从1-4096，若设定值超过该数值范围时，按缺省设定值8次处理。当BFM20被置1时，整个FX-4AD的设定值均恢复到缺省设定值。这是快速地擦除零点和增益的非缺省设定值的办法。,若BFM21的b1、b0分别置为1、0，则增益和零点的设定值禁止改动。要改动零点和增益的设定值时必须令b1、b0的值分别为0、l。零点：数字量输出为0时的输入值。增益：数字输出为+l000时的输入值。,在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G、0(增益-零点)位的状态来指定。例如，若BFM#22的G1、01位置1，则BFM#23和24的设定值即可送入通道l的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一调整，也可独立调整。,BFM#23和#24中设定值以mV或A为单位，但受FX-4AD的分辨力的影响，其实际响应以5mV20A为步距。BFM#30中存的是特殊功能模块的识别码。PLC可用FROM指令读入。FX-4AD的识别码为K2010。用户在程序中可以方便地利用这一识别码传送数据前先确认该特殊功能模块。BFM#29中各位的状态是FX-4AD运行正常与否的信息。例如，b2为OFF时，表示DC24V电源正常，b2为哦ON时，则电源有故障。用FROM指令将其读入，即可作相应处理。,BFM#3l不能使用 FX-2DA BFM分配如表8-6所示。在表8-6中，带*号的BFM缓冲寄存器可用TO指令将数据写入。通常在PLC由STOP转为RUN状态时将数据写入这些BFM中。当FX-2DA上电时，BFM的值被复位，恢复到其缺省设定值。,BFM#0中的两位十六进制数是分别用来控制两通道的输出模式的，最低位控制CH1，最高位控制CH2。H00中：00时，电压输出(-10V+10V)01时，电流输出(+4mA+20mA)例如，H1O表示CH1为电压输出，CH2为电流输出。,输出数据写在BFM#1和BFM#2 BFM#1为CH1数据(缺省值0)BFM#2为CH2数据(缺省值0)PLC由RUN转为STOP状态后，FX-2DA的输出是保持最后的输出值还是回零点，则取决于BFM#5中的十六进制数值。BFM#5中：H00：CH2保持，CH1保持 H01：CH2保持，CH1回零 H10：CH2回零，CH1保持 H11：CH2回零，CH1回零,当BFM拄20被置l时，整个FX-2DA的设定值均恢复到缺省设定值。这是快速地探除零点和增益的非缺省设定值的办法。若BFM#21的b1、b0置1、0，则增益和零点的调整值禁止改动。要改动零点和增益的设定值时，必须令b1、b0的值为0、1。零点：数字量输人为0时的输出值 增益：数字输入为+1000时的输出值。,在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存器中。需要调整的输入通道由BFM真22的G-0(增益-零点)位的状态来指定。例如，当BFM#22的G1、O1位置l，则BFM#23和BFM#24的设定值即可送人通道1的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一调整也可以独立调整。,BFM#23和#24中设定值以mV或A为单位，但受FX-2DA的分辨力的影响，其实际响应以5mV20A为步距。FX-20DA的识别码为K3010，存于BFM#30中。BFM#29中各位的状态是FX-20DA运行正常与否的信息。,(三)程序举例,例1 图8-l中，FX-4AD模拟量输入模块连在最靠近基本单元FX-64MR的地方，故特殊功能模块号为N0。仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道。计算平均值的取样次数定为4次，而PLC中的D0和D1分别接收这两个通道输入量平均值数字量，并编梯形图程序。,例2 若FX-2DA模拟量输出模块接在2号模块位置。CH1设定为电压输出，CH2设定为电流输出。当PLC从RUN转为STOP状杰后，最后的输出值保持不变，编写梯形图程序。,(四)零点增益的调整,FX-4AD和FX-2DA的零点和增益调整方便、两种模块上均有零点、增益调整开关，利用这些开关直接调整，也可以通过TO指令改写相应BFM的值，调整零点和增益。,六、模拟量输入输出单元,模拟量输入输出单元功能模块既可用于Fl、F2系列PLC，也适用于FX2和FX2C系列PLC。F2-6A是8位2通道输入、1通道输出的模拟量输人输出模块。有关性能及应用如下:,(一)F2-6A的输入特性,输入特性如表8-7所示。,(二)F2-6A的输出特性,(二)F2-6A的输出特性输出特性如表8-8所示。,(三)F2-6A的设定及调整,F2-6A模块没有要通过软件调整的量，所有的调整都是通过F2-6A上的开关、旋钮选择的。,1.输人类型的选择 输入类型选为(05)V、(010)V和(O20)mA时，各个通道可混合选择,若某一通道选择(420)mA，则所有的通道都需设置为(420)mA。2.输出类型设置(O5)V、(010)V、(O20)mA和(420)mA。,3.增益值调整 0250的数字量值转换成(05)V、(010)V、(020)mA和(420)mA等。当有必要将8位转换最大值时，可将数字量值调整至255满量程。4.零点调整各通道独立进行。,(四)通道号,F2-6A输入输出的通道号由3位数字组成。,第二节 定位控制单元模块,为了提高机械效率而提高速度时，停车控制上使出现许多问题。为了解决问题就要进行定位控制。使用FX系列PLC，通过脉冲输出形式的定位单元或模块即可进行1点的简易定位到多点的定位。电机可使用市场上常见的步进电机或伺服电机，进行简单的定位控制。,一、脉冲输出模块FX-1PG(FX2、FX2C用),FX-1PG脉冲输出模块是一种根据FROMTO指令进行与FX2、FX2c系列PLC数据交换的特殊功能模块。用一台FX-1PG独立进行一轴定位控制，而一台PLC则最多可连8台FX-1PG。FX-1PG脉冲输出模块的主要技术指标是：,可输出最高频率为100K波特率的脉冲。定位目标的追踪、运转速度及各种参数通过PLC用FROMT0指令设定。除脉冲序列输出外，还备有各种高速响应的输出端子，而其它的输入输出通常需要通过PLC进行控制。编制定位用程序不需专用程序设计工具，用PLC的程序就可控制。定位数据的设定和瞬时位置的显示均可通过PLC实现。,二、脉冲输出单元FX-1GM(FX2、FX2C用),FX-1GM是一种采用定位专用语言的简易高功能定位装置。通用的具有7点输入、7点输出，还备有定位控制编程语言。对于大多数要求顺控和定位控制的机械，都可采用FX2、FX2C系列PLC及其8台以下定位控制模块进行控制。从PLC到FX-1GM的数据的读出、写入均用FROMTO指令进行。FX-1GM脉冲输出单元最高输出频率为100K波特率，可得到足够的控制精度。,三、高速计数模块FX-1HC(FX2、FX2C用),利用PLC内附的高速计数器(2相2kH2)可用于变极电机、变频调速器、离合器制动等，以高、低二级速度进行简易的定位，但进行更高级精度的定位时，FX-1HC型高速计数器模块更适用。设定值和瞬时值等读出写入缓冲寄存器可用FROMTO指令进行。一台FX2或FX2C的基本单元最多可接8台FX-1HC高速模块。FX-1HC高速模块的技术指标如表8-9所示。,四、2轴定位单元FX-20GM,FX-20GM是一个能独立进行2轴定位控制的装置。它不仅备有定位控制语言、编程控制语言，还有可进行数据处理的功能指令，因此可独立地进行更高级的定位控制。FX-20GM可输出最高频率200k波特率(采用插补功能时为100k波特率)的脉冲序列。在同时进行2轴运行时，可进行线性插补和圆弧插补，并可连续执行30条指令。FX-20GM主机上有8点输入、8点输出，IO总点数可扩展到48点。FX-20GM的输入输出可连接到分离的接线端子排，使输出点更接近控制元件,五、可编程出轮开关F2-32RM-SET,在机械传动控制中经常要用到对角位置检测以及在不同的角度位置时发出不同的导通、关断信号，这时常用到机械凸轮开关。机械凸轮开关机构由凸轮盘和限位开关组成，凸轮盘上有弧长不一的齿，当齿压迫限位开关时，就发出导通信号。什么时候导通，导通时间是由齿的弧长和齿数来决定。这种机械凸轮开关一方面加工难度高，又易于磨损，另一方面又要经常更换，给设备的精度和维修带来了困难。而智能式的可编程序凸轮开关的出现则是机械凸轮开关的一大革命。,F2-32RM-SET可编程凸轮开关是三菱电机公司的产品，它集CPU、电源、输入、输出编程器于一体，可通过简单的键操作，进行32个输出动作。F2-32RM-SET可编程凸轮开关主要特点为:,在高速旋转时，能准确检测角度位置信号，每转可输出720个ON或OFF信号，同时有32点输出(Y1-Y32)。在每个输出动作，可设定n个输出范围，如图8-4所示。,角度信号可由数字键输入或由示教方式输入，并可对输出状态和当前角度进行监视。所有设定和显示功能都在主机单元上，不需要另加编程器。F2-32RM-SET可编程凸轮开关的程序存储在EEPROM卡盒中，每个存储卡盒可存储2个程序。改变程序时只需更换存储卡盒即可。,F2-32RM-SET可编程凸轮开关的位置信号不会因失电而丢失，具有掉电保护功能，而它的参考角和旋转方向可自由设置。F2-32RM-SET可编程凸轮开关一定要和角度传感器相连，连接电缆可长达100m。F2-32RM-SET可编程凸轮开关可以独立运行，也可以与F2、FX系列PLC联机使用。,图8-5是它的简易编程器面板，上面有16个按键。,编程前要做一些初始化的准备工作，也就是说要把F2-32RM的分度单位选择开关(开关#1)、旋转速度选择开关(开关#4)设置好。编程时、PROGRUN开关放在PROG编程档，运行时PROGRUN开关放到RUN档。,基本编程操作要点：,在进行写(WRITE)、附加(APPEND)、修改(MODIFY)、和结束(END)操作后，按SAVE键和GO键传送程序到EEPROM存储卡盒。在送入ONOFF角度时，若送人的角度与以前设置过的角度相重复，按GO键失效，这时应按CLR键，然后再送ONOFF角度。在送入一个ONOFF角度时，每次按ONOFF键使送入的角度ON角和OFF角之间切换。要送人0.5度的角度时，可用键。,F2-32RM-SET可编程凸轮开关“读操作”顺序图如图8-6所示。,指定要读的BANK号是0+还是15输出地址号的数据是多少。指定输出地址号时，可以按+键或-键代替按数字键来改变输出地址号。例如，按OUT键与0键，再按+键，输出地址号变为1。按GO键读出某个数据后，读下一个或前一个数据可以相应按+或-键，读出的数据从最小的接通角开始依次顺序。,F2-32RM-SET可编程凸轮开关写操作顺序如图8-7所示。,图8-8是一个有3点输出的时序图。横轴是角度传感器所检测的角度。旋转一周为360度，设定单位为0.5度。,图8-9是图8-8程序的键操作流程图。,第三节 数据通信功能模块,一、RS232C用适配器FX-232ADP,R5232C用适配器FX-232ADP是一种以无规约方式与各种R5232C装置进行数据交换的适配器，与FX 2、FX 2c系列PLC连接使用，安置在PLC左侧的串行人出口，这种特殊适配器每一台FX2、FX2C系列PLC可接一台。FX-232ADP适配器和PLC连好后，交换数据根据特殊数据寄存器D8120的内容指定。交换数据的点数、地址用来自PLC的RS指令设定之，并使用PLC的数据寄存器和文件寄存器作为数据交换。,FX-232ADP适配器的连接使用如图8-10所示。,二、并联适配器FX2-40APAW,并联适配器安装在FX：、FX 2c系列PLC左侧，可在两台基本单元之间进行最多100l00的ONOFF信号及1O点10点的16位数据的交换。FX z-40AP的连接方式是塑料光纤，传送距离50m；FX2-40AW的连接方式是双绞线电缆，传送距离最大10m。使用FX2-40AP或FX2-40AW时，下列特殊辅助继电器与通信有关。M8070为l者是主站。M807l为l者是从站。M8072是通信RUN标志，表明通信正在进行。M8073是设置错误，未正确指定主站。M8063是通信错标志。,三、电位器适配器FX-8AV,这是一种为了在电位器内进行定时器等各种数据的设定用的适配器。8个电位器VR0VR7的设定值以8位的数字值(O255)送入FX2、FX2C系列PLC内，因为有包含电位器刻度(0-l0)的功能指令，因此可方便地编程。例如作为模拟式定时器应用的场合，在FX-8AV的VR0中进行定时器T9的设定，程序如图8-11所示。,四、MELSBCNETMINI接口模块,采用MELSECNETMINI接口模块，FX系列PLC可用作为A系列PLC的就地控制站，便于系统的集中管理又分散控制。FXON-16NT接口模块适用于FXON系列PLC，占有16个输入点、8个输出点，双绞线电缆连接后，A系列PLC和FXON系列PLC之间可进行输入8点、输出8点的ONOFF信号交换。站间距离l00m。,FX-16NPNT接口模块适用于FX2、FX2C系列PLC，占有24点(输入16点、输出8点)，A系列PLC和FX2、FX2C系列PLC之间可进行8点输入、8点输出的ONOFF信息交换。FX-1 6NP是光纤用，站间距离50m；FX-16NT双绞线电缆用，站间距离100m。FX-l6NPNT-S3接口模块适用于FX2、FX2c系列P比。它的特点可以进行16位数据(输出28字、输入28字)的交换。数据的传送用FR()MTO指令，可由FX系列PLC读出或写入。,五、其它数据通信接口模块,(一)RS232C接口单元FX-232AW、FX-232AC 这是一种连接FX系列PLC和一般计算机，进行PLC程序读出、写入及监视时用的接口单元，将R5422的标准信号进行光电隔离、变换成R5232C的标准信号。FX-232AWC是一种紧凑尺寸的超小型接口，易于移动，也便于连接。FX-232AW接口与8点型PI尤扩展模块尺寸相同，安装在PLC侧面最适宜。,使用个人计算机编制程序时，用FX-232AW接口单元，它还可以处理如下信号：X、Y、M、S、T、C等元件的哦ONOFF状态的监控。T、C、D等元件的当前值的监控。X、Y、M、S、T、C等元件的强制ONOFF监控。T、C、D等元件的当前值的改写操作。信号的传送速度为9600位s。,(二)二端口接口单元FX-2PlF 适用FX系列PLC和除Aoj2外的A系列PLC。通过FX-2P1F的转接，一台数据存取单元可同时对2台PLC进行数据存取，或者一台外围设备可同时对两台PLC进行程序的传送和监视，从而提高了系统的调试效率。,(三)特殊模块FX2-24EI FX2-24EI特殊模块是如下的特殊单元与FX2、FX2C系列PLC之间进行信号交换的简易的接口单元。可编程凸轮开关F2-32RM-SET 模拟量输入输出单元F2-6A 脉冲输出单元F2-30GM MEL5ECNETMINI-S3接口单元F-16NTPT,为了在这些特殊单元与PLC之间进行信号交换，应根据FX-24EI特殊模块的连接位置确定首IO元件号。每个FX2-24EI占有16个输入点，8个输出点。每个FX2系列PLC最多可接3个FX2-24EI单元，总IO点数不得超过128点。FX 2-24EI从基本单元或扩展单元取得控制电源，在计算耗电时按8个IO点的模块计算。图8-l 2是FX-48MR接一个扩展单元和3个FX-24EI模块示意图。,图8-l2中，从基本单元FX-48MR开始，由近到远编号，其首IO元件号如下所示。N1(X、Y)X40，Y30N2(X、Y)X60，Y40N3(X、Y)Xl00，Y50 3个FX-24EI共72点IO，主机FX-48MRI/O为48，FX-8EX，I为8，IO一共128点。,下面以图8-12为例介绍FX系列PLC和以下四个特殊单元连接的首IO元件号F-16NPNT的IO元件号与首元件号的关系如图8-13所示。,F2-6A的模拟IO通道编号如图8-14所示，全部都统一。各F2-6A的区别根据I-O元件号的不同自动识别。在FX2系列的程序中，模拟量IO的通道号如下，它与所联F2-6A模块的个数无关。模拟量输出通道 K000K001 模拟量输人通道 K010K013,F2-32RM可编程凸轮开关与FX系列PLC的连接如图8-15所示。PLC与F2-32RM之间的数据交换，是根据扩展电缆接口编号的不同而识别的。图8-15中F2-32RM的输出编号为Y0Y37，使用存储器编号为0和l。,F2-30GM脉冲输出单元的通道号如图8-16所示。,FX系列PLC和F2-30GM的程序按图8-16的元件编号。图中口的值可为O、4、5。为简单起见，可取口0。例如，FX2中Y37为ON，F2-30GM的Y口47也为ON。该F2侧中X口14一旦为ON，FX2侧的X44也为ON。在F2-30GM与FX2系列PLC的数据传送中BLK(FNC97)指令仍是必须的。,第四节 人机界面特殊模块,人机界面特殊功能模块也叫数据存取单元。随着工厂自动化的进展，在小型PLC领域中控制日趋复杂和高级，因此要求加强人与机械的沟通。在FX系列PLC产品中，有用于定时器、计数器等监视和设定值变更的专用单元，也有信息功能丰富的高功能单元，这样形成了一个方便人机接口的产品系列-数据存取单元系列产品。,FX全系列通用的数据存取单元FX-10DU，采用16字2行的LCD显示器。可以预先登录8点T、C、D，只要用光标键就可选择显示，也可改变设定值。对于指定的T、C、D，FX-10DU有防止随意更改设定值和当前值的保护功能：FX-10DU可以锁存电源切断之前的画面。用户可以自行设计显示字符串、数值等的显示。FX-l0DU最多可显示25幅画面。,FX系列通用的数据存取单元FX-20DU。它采用明亮的七段显示器和大幅面的操作键。FX-20DU的主要功能有：T、C、D当前值的监视和设定值的变更；SFC工作状态显示；PLC状态显示及出错代码编号显示；实时时钟的设定显示等。,FX和A系列通用的数据存取单元FX-25DU，它具有带背景光的蓝色液晶画面，有黄红或黄绿两种。全点阵LCD：16064点，进行l0字4行显示。FX-25DU的主要功能有数据存取功能、状态监视功能。用户自行设计画面显示，字符串、数值、直线、圆等的显示最多可显示200幅画面，并可对画面制作和编辑，数据文件库最多可接收4000点数据。,FX和A系列通用的数据存取单元FX-30DU。它是带蓝色液晶画面的15字4行显示，内附实时时钟；背景光亮时间可变，其它功能与FX-25DU相同。FX系列和A系列通用的数据存取单元FX-40DU。它有清晰的大画面，全点阵LCD，可进行15字、7行的显示。FX-40DU的采样功能特强，可将两个数据寄存器数据以恒定周期方式接收2000点，以触发方式接收800点。内附有通用的8个输入、8个输出。,习题及思考题,8-1 FX系列用模拟量输入、输出模块有几种?主要的技术指标如何?8-2 要求3点模拟量输入采样，并加以平均，再将该值作为模拟量输出值予以输出，而且求得0号通道输入值与平均值之差，用绝对值表示。然后再将差值加倍，作为另一模拟量输出。请首先选用功能模块，再编写出梯形图程序。8-3 定位控制单元模块有几种?主要功能是什么?8-4 FX2-24EI是一个什么性质的模块?如何使用?8-5 数据存取单元模块有几种?主要指标是什么?,
