《電氣控制與PLC實訓》課件第10章

第10章特殊功能模塊實訓

10.1特殊功能模塊的類型及使用10.2功能模塊實訓在工業(yè)控制中，許多被控量(如溫度、壓力、流量、液位)都是模擬量信號，同時很多執(zhí)行機構(如變頻器、伺服電動機、調(diào)節(jié)閥)要求PLC輸出模擬量作為控制量，僅用PLC開關量的I/O模塊就很難解決模擬量的采集和對執(zhí)行器的控制。因此，PLC生產(chǎn)廠家開發(fā)了許多特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、通信接口模塊等，用這些模塊和PLC的基本單元連接起來就可以構成一個控制系統(tǒng)，從而增強PLC的控制功能，擴展它的應用范圍。10.1特殊功能模塊的類型及使用10.1.1FX系列PLC特殊功能模塊的類型

FX系列的可編程控制器開發(fā)了諸多的專用功能模塊，選擇常用的幾種列舉如下。

1.模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊用于接收流量、溫度和壓力等傳感設備送來的標準模擬電壓、電流信號并將其轉換為數(shù)字信號供PLC使用。這些模塊包括FX2N—4AD(4通道模擬量輸入模塊)、FX2N—2AD(2通道模擬量輸入模塊)，F(xiàn)X2N—4AD—PT(4通道熱電阻PT—100溫度傳感器模擬量輸入模塊)等。

2.模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊用于需模擬量驅動的場合，經(jīng)可編程控制器運算輸出的數(shù)字量經(jīng)模擬量輸出模塊轉換為標準模擬量輸出。FX2N可編程控制器的模擬量輸出模塊主要包括FX2N—4DA(4通道模擬量輸出模塊)、FX2N—2DA(2通道模擬量輸出模塊)等。

3.高速計數(shù)模塊

FX2N系列PLC內(nèi)部已設置有高速計數(shù)模塊，可以進行簡易的定位控制。當需要更高精度的定位控制時，可使用高速計數(shù)模塊FX2N—1HC。

4.鉑電阻輸入模塊FX2N—4AD—PT鉑電阻輸入模塊將來自四個鉑電阻溫度傳感器(PT100，3線，100Ω)的輸入信號放大，并轉換成12位數(shù)據(jù)，攝氏度和華氏度數(shù)據(jù)都可以讀取。10.1.2FX2N系列PLC特殊功能模塊的安裝及使用

1.特殊功能模塊與PLC主機的連接不同型號的PLC可以通過查手冊來確定其連接功能模塊的數(shù)量，最多可連接8臺功能模塊(對應的編號為0～7號)，所有的特殊功能模塊都位于主機的右側，用連接電纜依次連接。如圖10.1所示，F(xiàn)X2N—48MR基本單元通過擴展總線與特殊功能模塊(模擬量輸入模塊FX2N—4AD、模擬量輸出模塊FX2N—4DA，溫度傳感器模擬量輸入模塊FX2N—4AD—PT)連接。

2.特殊功能模塊位置的編號特殊功能模塊位置的編號從左至右依次為N0、N1、N2…。需要注意的是，輸入、輸出擴展模塊不參與編號，而且它們的位置可以任意放置。圖10.1

FX2N—48MR與特殊功能模塊連接示意圖

3.?FX2N系列PLC特殊功能模塊之間的讀/寫操作

FX2N可編程控制器與特殊功能模塊之間的數(shù)據(jù)交換通過FROM/TO指令執(zhí)行。FROM指令用于PLC基本單元讀取特殊功能模塊中的數(shù)據(jù)，TO指令用于PLC基本單元將數(shù)據(jù)寫到特殊功能模塊中。讀、寫操作都是針對特殊功能模塊的緩沖寄存器BFM進行的。

(1)特殊功能模塊讀指令。該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)如表10-1所示。注：m1為特殊功能模塊號，m1=0～7；m2為特殊功能模塊的緩沖寄存器(BFM)首元件編號，m2=0～31；[D.]為指定存放在PLC中數(shù)據(jù)寄存器首元件號；n為指定特殊功能模塊與PLC之間的傳送字數(shù)。表10-1特殊功能模塊讀指令要素指令表示：將編號為m1的特殊功能模塊中緩沖寄存器(BFM)編號從m2開始的n個數(shù)據(jù)讀入PLC中，并存儲于PLC中以D開始的n個數(shù)據(jù)寄存器中。特殊功能模塊讀指令梯形圖如圖10.2所示。圖10.2所示指令表示當X2接通時，將N2模塊(4AD—PT)內(nèi)BFN#5～#8的數(shù)據(jù)讀入PLC主機D20～D23數(shù)據(jù)寄存器中。

(2)特殊功能模塊寫指令。該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)如表10-2所示。注：m1為特殊功能模塊號，m1=0～7；m2為特殊功能模塊的緩沖寄存器(BFM)首元件編號，m2=0～31；[S.]為PLC中指定讀取數(shù)據(jù)的首元件號；n為指定模塊與PLC之間傳送的字數(shù)。圖10.2特殊功能模塊讀指令梯形圖表10-2特殊功能模塊寫指令要素指令表示：將PLC中指定的以S元件為首地址的n個數(shù)據(jù)，寫到編號為m1的特殊功能模塊，并存入到該特殊功能模塊中以m2為首地址的緩沖寄存器(BFM)內(nèi)。在執(zhí)行FROM/TO時，F(xiàn)X2N用戶可以立即中斷，也可以等到當前FROM/TO指令完成后再中斷，這一功能的實現(xiàn)是通過M8082來完成的，M8082=OFF禁止中斷，M8082=ON允許中斷。特殊功能模塊寫指令梯形圖如圖10.3所示。圖10.3所示指令表示當X3接通時，將十六進制數(shù)H3300寫入N0模塊(4AD)的緩沖寄存器(BFM)的#0單元中。圖10.3特殊功能模塊寫指令梯形圖10.2功能模塊實訓10.2.1模擬量輸入模塊FX2N—4AD實訓

FX2N—4AD為12位高精度模擬量輸入模塊，具有4輸入A/D轉換通道，輸入信號類型可以是電壓(-10～+10V)、電流(-20～+20mA)和電流(+4～+20mA)，每個通道都可以獨立地指定為電壓輸入或電流輸入。

1.實訓目的實訓目的如下：

(1)了解FX2N—4AD模塊的性能特點及連接方法。

(2)學會特殊功能模塊讀、寫指令的應用。

2.實訓要求

要求掌握模塊初始參數(shù)的設置方法。

3.實訓內(nèi)容

1)畫出I/O接線圖圖10.4是模擬量輸入模塊FX2N—4AD的端子接線圖。當采用電流輸入信號或電壓輸入信號時，端子的連接方法不一樣。輸入的信號范圍應在FX2N—4AD規(guī)定的范圍之內(nèi)。圖10.4表明了電壓輸入和電流輸入的接線方法。

2)初始參數(shù)設置及程序設置

(1)閱讀如圖10.5所示FX2N—4AD梯形圖與語句表，并逐條加以注釋。圖10.4

FX2N－4AD接線圖圖10.5

FX2N—4AD梯形圖與語句表

(2)用編程軟件繪制梯形圖并傳送至主機FX2N。

(3)運行程序并監(jiān)控。

(4)變化各通道輸入量并在表10-3中記錄相應數(shù)據(jù)的變化量。

3)程序調(diào)試根據(jù)表10-4所示初始參數(shù)，設計模塊4AD相應通道的應用和調(diào)整程序。

(1)設計參數(shù)調(diào)整的梯形圖并傳送至主機。

(2)運行、調(diào)試該程序并監(jiān)控。

(3)變化各通道輸入量并在表10-5中記錄相應數(shù)據(jù)的變化量。

4)實驗數(shù)據(jù)處理及實驗報告

(1)根據(jù)表10-4和表10-5的數(shù)據(jù)分別畫出各通道的增益和偏置曲線。

(2)分析實驗結果，總結該模塊增益和偏置量的調(diào)整規(guī)律。

(3)結合具體工作，列舉出該模塊可實際應用的場合。表10-3輸入模擬量對應數(shù)據(jù)表10-4初始參數(shù)表10-5測試數(shù)據(jù)10.2.2模擬量輸出模塊FX2N—2DA實訓

PLC的模擬量輸出模塊是將PLC中經(jīng)邏輯或數(shù)字運算處理后的數(shù)字量以連續(xù)電壓量或電流量的方式輸出，用以直接驅動或控制需要模擬量輸入的外部設備，如記錄儀、變頻器、加熱爐等。

1.實訓目的實訓目的如下：

(1)了解FX2N—2DA模塊的性能特點及連接方法。

(2)學會特殊功能模塊讀、寫指令的應用。

2.實訓要求要求掌握模塊初始參數(shù)的設置方法。

3.實訓內(nèi)容

1)畫出I/O接線圖圖10.6是FX2N—2DA的端子接線圖。當采用電流輸出或電壓輸出時，端子的連接方法不一樣。

2)初始參數(shù)設置及程序設置

(1)閱讀如圖10.7所示FX2N—2DA梯形圖與語句表，逐條加以注釋，并根據(jù)模塊的實際連接位置輸入程序。

(2)用編程軟件繪制該梯形圖并傳送至主機FX2N。

(3)運行該程序并監(jiān)控。

(4)改變數(shù)據(jù)寄存器D2、D3的數(shù)據(jù)并在表10-6中記錄相應輸出變化量。圖10.6

FX2N—2DA端子接線圖圖10.7

FX2N—2DA梯形圖與語句表表10-6輸出數(shù)字量對應模擬量

3)程序調(diào)試將D2中的數(shù)據(jù)轉變成5～10V的電壓量由通道CH1輸出，D3中的數(shù)據(jù)轉變成4～20mA的電流量由通道CH2輸出。通道1的輸出5～10V對應的數(shù)字范圍為0～4000時，偏置如何調(diào)整？

(1)設計參數(shù)調(diào)整的梯形圖并傳送至主機。

(2)運行、調(diào)試該程序并監(jiān)控。

(3)變更數(shù)據(jù)寄存器D2、D3的數(shù)據(jù)并在表10-7中記錄相應輸出變化量。

4)實驗數(shù)據(jù)處理及實驗報告

(1)根據(jù)表10-6和表10-7的數(shù)據(jù)分別畫出各通道的輸出特性曲線。

(2)分析實驗結果，總結該模塊增益和偏置量的調(diào)整規(guī)律。表10-7測試數(shù)據(jù)10.2.3鉑電阻輸入模塊FX2N—4AD—PT實訓

FX2N—4AD—PT功能模塊可將來自四個鉑電阻溫度傳感器(PT100，3線，100Ω)的輸入信號放大，并將數(shù)據(jù)轉換成12位數(shù)據(jù)，攝氏度和華氏度數(shù)據(jù)都可以讀取。

1.實訓目的實訓目的如下：

(1)了解FX2N—4AD—PT模塊的性能特點及連接方法。

(2)學會特殊功能模塊讀、寫指令的應用。

2.實訓要求要求掌握模塊初始參數(shù)的設置方法。3.實訓內(nèi)容

1)畫出I/O接線圖

FX2N—4AD—PT接線圖如圖10.8所示。

2)初始參數(shù)設置及程序設置

(1)閱讀如圖10.9中FX2N—4AD—PT梯形圖與語句表，并逐條加以注釋。

(2)用編程軟件繪制該梯形圖并傳送至主機FX2N。

(3)運行該程序并監(jiān)控。

(4)變化各通道輸入量并在表10-8中記錄相應數(shù)據(jù)的變化量。圖10.8FX2N—4AD—PT接線圖圖10.9

FX2N—4AD—PT梯形圖與語句表表10-8

FX2N—4AD—PT測試數(shù)據(jù)

3)程序調(diào)試根據(jù)表10-9所示初始參數(shù)，設計模塊4AD相應通道的應用和調(diào)整程序。

(1)設計參數(shù)調(diào)整的梯形圖并傳送至主機。

(2)運行、調(diào)試該程序并監(jiān)控。

(3)變化各通道輸入量并在表10-10中記錄相應數(shù)據(jù)的變化量。

4)實驗數(shù)據(jù)處理及實驗報告

(1)根據(jù)表10.8和表10.10的數(shù)據(jù)分別畫出各通道溫度輸入的轉換曲線。

(2)分析實驗結果。表10-9初始參數(shù)表10-10FX2N—4AD—PT測試數(shù)據(jù)10.2.4高速計數(shù)模塊FX2N—1HC實訓

FX2N主機內(nèi)已有高速計數(shù)器的處理功能，使用X000或X001一相輸入，內(nèi)部使用C235、C236、C246時，計數(shù)頻率可達60kHz。如用X000和X001作兩相輸入，內(nèi)部使用C251時，計數(shù)頻率也可達30kHz，如這樣的計數(shù)頻率還不能滿足使用要求，則往往再選用高速計數(shù)模塊。

1.實訓目的實訓目的如下：

(1)了解FX2N—1HC模塊的性能特點及連接方法。

(2)學會特殊功能模塊讀、寫指令的應用。

2．實訓要求要求掌握模塊初始參數(shù)的設置方法。

3.實訓內(nèi)容

1)畫出I/O接線圖模塊I/O端口接線圖如圖10.10所示。

2)初始參數(shù)設置及程序設置

(1)閱讀如圖10.11所示FX2N—1HC梯形圖與語句表，并逐條加以注釋。

(2)用編程軟件繪制該梯形圖并傳送至主機FX2N。

(3)運行該程序并監(jiān)控。圖10.10FX2N—1HCI/O端口接線圖圖