第六章可編程控制器的特殊擴(kuò)展模塊

可編程控制器的特殊擴(kuò)展模塊第六章本章要求1、了解各種功能模塊的功能；2、了解各種功能模塊的性能；3、I/O擴(kuò)展模塊的選擇原則。本章知識點(diǎn)1、A/D、D/A轉(zhuǎn)換的原理；2、A/D、D/A的應(yīng)用。為了解決模擬量輸入輸出問題,滿足工程上高速計(jì)數(shù)的需要,針對工程上常用的場合,以及通訊顯示等需求,PLC廠家提供了相應(yīng)的擴(kuò)展模塊。主要有五大類:1、模擬量輸入輸出模塊；2、高速計(jì)數(shù)模塊；3、定位（運(yùn)動）控制模塊；4、通訊接口模塊；5、人機(jī)界面。計(jì)數(shù)、定位、通訊功能在PLC的基本單元中就有，只不過是速度太慢而已，人機(jī)界面現(xiàn)已獨(dú)立成為自成一體的產(chǎn)品。6·1模擬量處理一、模擬量輸入處理過程：1、把非電量現(xiàn)場信息（壓力、溫度、流量、速度、黏度、酸堿度等）通過傳感器轉(zhuǎn)換成電量；2、把不標(biāo)準(zhǔn)的電量通過二次儀表（變送器）轉(zhuǎn)換成與后續(xù)處理單元相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量（0～5V、±10V、±20mA、4～20mA）；3、通過模數(shù)轉(zhuǎn)換單元把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；4、把數(shù)字量送入CPU進(jìn)行相關(guān)處理。二、模擬量輸出處理過程：1、把CPU送出的數(shù)字量，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與后續(xù)處理單元相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量（0～5V、±10V、±20mA、4～20mA）；2、把標(biāo)準(zhǔn)的電量通過放大驅(qū)動單元（模擬執(zhí)行器）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制量，使被控物理量滿足預(yù)定要求。圖6-2模擬量輸入模塊系統(tǒng)框圖根據(jù)圖6-2改造的模擬量輸出模塊系統(tǒng)框圖根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的控制對象不同，PLC廠家設(shè)計(jì)了不同的模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊，因此存在模塊選擇的問題。首先要了解模塊的性能（技術(shù)數(shù)據(jù)）。下面我們以FX2N-4AD和FX2N-2DA進(jìn)行說明。三、輸入、輸出模塊的性能輸入、輸出模塊我們關(guān)心的是：1、輸入、輸出范圍；2、轉(zhuǎn)換精度（8位、10位、12位）；3、分辨率；4、轉(zhuǎn)換速度；5、輸入、輸出通道數(shù)；6、適用機(jī)型。四、擴(kuò)展模塊的編號1、特殊功能模塊的編號緊靠PLC的模塊為0號，其后依次為1～7號、最多可接8個特殊功能模塊。2、輸入輸出接點(diǎn)擴(kuò)展單元不占編號。五、輸入輸出擴(kuò)展模塊的接線圖6-17FX2N-2DA接線圖六、緩沖寄存器（BFM）的分配PLC對擴(kuò)展模塊的操作是通過緩沖寄存器進(jìn)行。通過修改緩沖寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對擴(kuò)展模塊的控制。（緩沖寄存器序號其功能相當(dāng)于指令代碼）表6－18中帶“*”號的緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)可由PLC通過功能指令TO改寫。改寫帶“＊”號的BFM的設(shè)定值即可改變FX2N-4AD的運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整其輸入方式、輸入增益和零點(diǎn)等。PLC可用功能指令FROM將不帶“*”號的BFM的數(shù)據(jù)讀入。從指定的模擬輸入模塊讀入數(shù)據(jù)前應(yīng)先將設(shè)定值寫入，否則按缺省設(shè)定值執(zhí)行。BFM數(shù)字的意義：（1）在BFM＃0中寫入十六進(jìn)制4位數(shù)字H⊙⊙⊙⊙使各通道初始化。最低位數(shù)字控制通道1，最高位控制通道4，數(shù)字的意義如下：⊙＝0：設(shè)定輸入范圍－10～＋10V⊙＝1∶設(shè)定輸入范圍＋4～＋20mA⊙＝2：設(shè)定輸入范圍－20～＋20mA⊙＝3：關(guān)閉該通道（2）輸入的當(dāng)前值送到BFM＃9～12，輸入的平均值送到BFM＃5～8。（3）各通道平均值取樣次數(shù)分別由BFM＃1～4來指定，缺省值為8。（4）當(dāng)BFM＃20被置1時，F(xiàn)X2N-4AD全部設(shè)定值均回復(fù)到缺省設(shè)定值。（5）BFM＃21決定是否允許改動零點(diǎn)和增益。BFM＃22決定改哪個通道、改零點(diǎn)還是改增益、或兩者同時改。若BFM＃21的b1、b0置為（1，0），則增益和零點(diǎn)的設(shè)定值禁止改動。b1、b0的值為（0，1）時允許改動。缺省設(shè)定為（0，1）。（6）若要把BFM＃23和BFM＃24內(nèi)的零點(diǎn)和增益設(shè)定值送到指定的輸入通道的增益和零點(diǎn)寄存器中，需要調(diào)整的輸入通道由BFM＃22的G—O（增益一零點(diǎn)）bit的狀態(tài)來指定。各通道的增益和零點(diǎn)既可統(tǒng)一調(diào)整，也可獨(dú)立調(diào)整。（7）BFM＃23和＃24中設(shè)定值以mV或μA為單位，但受FX2N－4AD的分辨率的影響，其實(shí)際響應(yīng)以5mv、20μA為步距。增益：數(shù)字輸出為＋1000時的輸入值。零點(diǎn)：數(shù)字量輸出為0時的輸入值。零點(diǎn)：數(shù)字量輸出為0時的輸入電壓（電流）值。增益：數(shù)字輸出為＋1000時的輸入電壓（電流）值。例如：BFM＃23=100、BFM＃24=2000表示輸入模擬量為100mv（μA）時，輸出數(shù)字為0；輸入電壓為2000mv（μA）輸出數(shù)字為1000。例如，若BFM＃22的G1、O1bit置1，則BFM＃23和＃24的設(shè)定值即可送入通道1的增益和零點(diǎn)寄存器。G2、O2bit置1，則BFM＃23和＃24的設(shè)定值即可送入通道2的增益和零點(diǎn)寄存器。各通道的增益和零點(diǎn)既可統(tǒng)一調(diào)整，也可獨(dú)立調(diào)整。G=1000O=100G=2000O=100G=3000O=100G=3000O=200設(shè)置模擬量輸入通道及輸入模式（0、1；-10～+10V）設(shè)置通道0、1的平均采樣次數(shù)（4次）讀入出錯信息若沒有出錯，分別將通道1、2的采樣平均值送PLC的D0、D1單元。檢查識別碼七、AD編程舉例

將H0000寫入BFM#0（通道初始化）將K1寫入BFM#21設(shè)定為允許增益、零點(diǎn)調(diào)整（b1=0、b0=1）復(fù)位需要調(diào)整的位將偏置0mV寫入BFM#23將增益2500mV寫入BFM#24將BFM#22設(shè)定為（b1=1、b0=1）調(diào)整通道1的偏移和增益調(diào)整結(jié)束將K2寫入BFM#21，即設(shè)定為禁止調(diào)整偏移和增益（b1=1、b0=0）八、D/A緩沖寄存器的分配及編程舉例FX2N—2DABFM分配表BFM內(nèi)容*＃0模擬量輸出模式（電流/電壓）缺省值=H0000*＃1通道1輸出數(shù)據(jù)*＃2通道2輸出數(shù)據(jù)*＃3空置*＃4空置*＃5輸出保持或回零1保持，0回零缺省設(shè)定值=0*＃6空置*＃7D/A轉(zhuǎn)換速度缺省設(shè)定值=00標(biāo)準(zhǔn)速度18ms1高速轉(zhuǎn)換3.5ms＃8~19空置*＃20重置為缺省設(shè)定值缺省設(shè)定值=H0000*＃21禁止零點(diǎn)和增益調(diào)整缺省設(shè)定值=0，1（允許）*＃22零點(diǎn)、增益調(diào)整b3b2b1b0G2O2G1O1*＃23零點(diǎn)值（單位mV或μA）缺省設(shè)定值=0*＃24增益值（單位mV或μA）缺省設(shè)定值=5000＃25~28空置＃29出錯信息＃30識別碼K3010FROMK1K1K30D4TO（P）K1K1K0H10CMPM0K3010D4TOK1K2K1D0FROMK1K1K29K4M10M3M8000M1M20M10RUNmonitor沒有錯誤輸出值在正常范圍設(shè)置模擬量輸出通道及模式；CH0：-10～+10V、CH1：4～

20mA）將出錯信息寫到M10開始的16位輔助繼電器組成的二進(jìn)制數(shù)中。檢查識別碼判斷是否是FX2N-2DA將D0、D1分別送BFM#1、CH1BFM#2，CH2沒有錯誤OUTM3D/A的增益、偏移量調(diào)整與A/D的增益、零點(diǎn)調(diào)整類似。偏移：數(shù)字為零時的模擬輸出值（mv）。6·3基本單元的擴(kuò)展一、擴(kuò)展單元的命名1、輸入擴(kuò)展FX2N-□EX；2、輸出擴(kuò)展FX2N-□EY△；3、輸入輸出擴(kuò)展FX2N-□E△□是點(diǎn)數(shù)，△是輸出形式（R、T、K）。二、擴(kuò)展單元的地址分配與編程只需把擴(kuò)展單元通過總線與基本單元連接，在編程上視同基本單元一樣處理。擴(kuò)展單元的地址號緊接基本單元地址號。例：FX2N-32MT擴(kuò)展一個FX2N-16ER，基本單元的輸入為“X0～X7、X10～X17”，輸出為“Y0～Y7、Y10～Y17”，擴(kuò)展單元的輸入為“X20～X27”輸出為“Y20～Y27”。三、兩種需要擴(kuò)展的情況1、所需的輸入輸出點(diǎn)不相等。為了充分利用輸入輸出點(diǎn)，可考慮采用擴(kuò)展單元。例：輸入需要32點(diǎn)，輸出需要48點(diǎn)，若基本單元選用FX2N-128MR（沒有96點(diǎn)的規(guī)格），則造成浪費(fèi)。故選用FX2N-64MR+FX2N-16EYR。2、需要不同類型的輸出。例：需要32點(diǎn)輸入、16點(diǎn)繼電器輸出、16點(diǎn)晶體管輸出?？蛇x用FX2N-32MT作基本單元，+FX2N-32ER（16位輸入，16位輸出）?；蚩蛇x用FX2N-32MR作基本單元，+FX2N-32ET（16位輸入，16位輸出）。6·4其他特殊功能模塊一、高速計(jì)數(shù)模塊FX2N-1HC；（自學(xué)）二、通訊及轉(zhuǎn)換模塊FX-485-IF；（自學(xué)）三、定位控制模塊FX2N-1PG-E、FX2N-1PG、FX2N-10GM、FX2N-20GM；1、2軸定位單元FX2N-20GM

FX2N-20GM是一個能獨(dú)立進(jìn)行2軸定位控制的裝置。它不僅備有定位控制語言、編程控制語言，還有可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的功能指令，因此可獨(dú)立進(jìn)行更高級的定位控制。三、定位（運(yùn)動）控制模塊

2、利用PLC模塊實(shí)現(xiàn)位置控制的優(yōu)點(diǎn)：1、在實(shí)現(xiàn)位置控制的時候，可充分利用PLC系統(tǒng)的硬件和軟件資源。更便于在柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）或工廠自