可編程控制器PLC課件8 (2)

1、 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系1頁 2 PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng) 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系2頁 FX2N系列系列PLC除了常用機(jī)型和擴(kuò)展單元外，還有大量種除了常用機(jī)型和擴(kuò)展單元外，還有大量種類多、功能全的特殊功能模塊，以更好地滿足各種工業(yè)對(duì)類多、功能全的特殊功能模塊，以更好地滿足各種工業(yè)對(duì)象控制的需要。象控制的需要。FX2N系列可編程控制器的特殊功能模塊系列可編程控制器的特殊功能模塊主要有主要有模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、溫度輸入模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、溫度輸入/控控制模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、可編程凸輪控制器模塊制模

2、塊、高速計(jì)數(shù)模塊、可編程凸輪控制器模塊等等 在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用特殊功能模塊首先應(yīng)熟悉各功在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用特殊功能模塊首先應(yīng)熟悉各功能模塊的功能及型號(hào)，以便在不同的應(yīng)用場(chǎng)合正確選用不能模塊的功能及型號(hào)，以便在不同的應(yīng)用場(chǎng)合正確選用不同的模塊。使用特殊功能模塊應(yīng)重點(diǎn)掌握特殊功能模塊與同的模塊。使用特殊功能模塊應(yīng)重點(diǎn)掌握特殊功能模塊與PLC的連接要求和的連接要求和PLC與特殊功能模塊之間的讀與特殊功能模塊之間的讀/寫操作寫操作方式，以及特殊功能模塊的編程使用方法方式，以及特殊功能模塊的編程使用方法 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系3頁 名名 稱稱型型 號(hào)號(hào)名名 稱稱型型

3、 號(hào)號(hào)模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊FX2N-2AD高速計(jì)數(shù)模塊高速計(jì)數(shù)模塊FX2N-1HC模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊FX2N-4AD脈沖發(fā)生器模塊脈沖發(fā)生器模塊FX2N-1PG模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊FX2N-8AD定位控制單元定位控制單元FX2N-10GM溫度輸入模塊溫度輸入模塊FX2N-4AD-PT定位控制單元定位控制單元FX2N-20GM溫度輸入模塊溫度輸入模塊FX2N-4AD-TC通信接口通信接口FX2N-232-BD模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊FX2N-2DA通信接口通信接口FX2N-485-BD模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊FX2N-4DA通信接口通信接口FX2N-422-BD

4、溫度控制模塊溫度控制模塊FX2N-2LC接口模塊接口模塊FX2N-2321F表表8.1 FX2N特殊功能模塊表特殊功能模塊表FX2N配置的特殊單元有：配置的特殊單元有： 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系4頁 擴(kuò)展模塊也占用擴(kuò)展模塊也占用I/O點(diǎn)，如點(diǎn)，如8點(diǎn)；點(diǎn)；FX2N總點(diǎn)數(shù)為總點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，計(jì)算時(shí)必點(diǎn)，計(jì)算時(shí)必須考慮擴(kuò)展模塊的須考慮擴(kuò)展模塊的I/O點(diǎn)數(shù)（模塊數(shù)點(diǎn)數(shù)（模塊數(shù)8點(diǎn)）。點(diǎn)）。（1）模塊數(shù)與編號(hào)：）模塊數(shù)與編號(hào)：與基本單元連接的與基本單元連接的模塊數(shù)不超過模塊數(shù)不超過8臺(tái)臺(tái)。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系5頁 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系

5、華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系6頁 圖圖8.1 FX2N-48MR功能模塊連接示意圖功能模塊連接示意圖 最靠近基本單元的為最靠近基本單元的為0號(hào)，依次類推。如號(hào)，依次類推。如4AD為為0號(hào)，號(hào)，2DA為為1號(hào)，號(hào)，1HC為為2號(hào)號(hào) 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系7頁 （2）DC24V與與5V電源容量電源容量應(yīng)用特殊模塊經(jīng)常需要配置傳感器，應(yīng)用特殊模塊經(jīng)常需要配置傳感器，PLC可提供可提供24V輔助電源。輔助電源。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系8頁 通過擴(kuò)展電纜連接，基本單元提供通過擴(kuò)展電纜連接，基本單元提供5V電源驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展模塊。電源驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展模塊。 華僑

6、大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系9頁 名稱名稱助記符助記符代碼代碼操操 作作 數(shù)數(shù)程序步程序步m1m2Dn讀指讀指令令FROMFNC78K、Hm107K、Hm203lKnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZK、Hn132FROM 9步步（D）FROM 17步步表表8.2 特殊功能模塊讀指令格式特殊功能模塊讀指令格式圖圖8.2 FROM指令格式指令格式m1特殊功能模塊編號(hào)特殊功能模塊編號(hào)號(hào)號(hào)m107 m2特殊功能模塊的緩沖寄存器（特殊功能模塊的緩沖寄存器（BFM）首元件編號(hào)）首元件編號(hào)m2031 D指定存放在指定存放在PLC中的數(shù)據(jù)寄存器首元件號(hào)中的數(shù)據(jù)寄存器首元件號(hào) n指定特

7、殊功能模塊與指定特殊功能模塊與PLC之間傳送的字?jǐn)?shù)：之間傳送的字?jǐn)?shù)：16位操作時(shí)位操作時(shí)n132，32位操作時(shí)位操作時(shí)n116 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系10頁 表表8.3 特殊功能模塊寫指令格式特殊功能模塊寫指令格式名稱名稱助記符助記符代碼代碼操操 作作 數(shù)數(shù)程序步程序步m1m2Sn寫指寫指令令TOFNC79K、Hm107K、Hm2031KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z、K、HK、Hnl32FROM 9步步（D）FROMl7步步圖圖8.3 TO指令格式指令格式m1特殊功能模塊號(hào)特殊功能模塊號(hào)m107 m2特殊功能模塊的緩沖寄存器（特殊功能模塊的緩沖寄存器（

8、BFM）首元件編號(hào)）首元件編號(hào)m2031 S PLC中指定讀取數(shù)據(jù)的首元件號(hào)中指定讀取數(shù)據(jù)的首元件號(hào) n指定特殊功能模塊與指定特殊功能模塊與PLC之間傳送的字?jǐn)?shù)：之間傳送的字?jǐn)?shù)：16位操作時(shí)位操作時(shí)n132，32位操作時(shí)位操作時(shí)n116 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系11頁 輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均為模擬量的控制系統(tǒng)稱為模擬量控制系統(tǒng)。輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均為模擬量的控制系統(tǒng)稱為模擬量控制系統(tǒng)。過程控制系統(tǒng)是指被控制量為溫度、壓力、流量、液位、成分等這過程控制系統(tǒng)是指被控制量為溫度、壓力、流量、液位、成分等這一類連續(xù)變化慢的模擬量控制系統(tǒng)。一類連續(xù)變化慢的模擬量控制系統(tǒng)。 華僑

9、大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系12頁 圖示為典型的模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖中，虛線部分可圖示為典型的模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖中，虛線部分可由由PLC的基本單元加上模擬量輸入的基本單元加上模擬量輸入/輸出擴(kuò)展單元來承擔(dān)。即由輸出擴(kuò)展單元來承擔(dān)。即由PLC自動(dòng)采樣來自檢測(cè)元件或變送器的模擬輸入信號(hào)，同時(shí)將采樣的信自動(dòng)采樣來自檢測(cè)元件或變送器的模擬輸入信號(hào)，同時(shí)將采樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，存于指定的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)過號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，存于指定的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)過PLC運(yùn)算處理后運(yùn)算處理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)去執(zhí)行。輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)去執(zhí)行。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程

10、與自動(dòng)化系13頁 因此，要將因此，要將PLC應(yīng)用于模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，首先要求應(yīng)用于模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，首先要求PLC必必須具有須具有A/D和和D/A轉(zhuǎn)換功能，能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模擬量信號(hào)與轉(zhuǎn)換功能，能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模擬量信號(hào)與PLC內(nèi)部的內(nèi)部的數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；其次數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；其次PLC必須具有數(shù)據(jù)處理能力，特別是應(yīng)必須具有數(shù)據(jù)處理能力，特別是應(yīng)具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算功能，能根據(jù)控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以實(shí)具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算功能，能根據(jù)控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)控制目的；同時(shí)還要求現(xiàn)控制目的；同時(shí)還要求PLC有較高的運(yùn)行速度和較大的用戶程序有較高的運(yùn)行速度和較大的用戶程序存儲(chǔ)容量?，F(xiàn)在的存儲(chǔ)

11、容量?，F(xiàn)在的PLC一般都有一般都有A/D和和D/A模塊，許多模塊，許多PLC還設(shè)有還設(shè)有PID功能指令，在大、中型功能指令，在大、中型PLC中還配有專門的中還配有專門的PID過程控制模塊。過程控制模塊。 傳統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)主要采用電動(dòng)組合儀表，常用的有傳統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)主要采用電動(dòng)組合儀表，常用的有DDZ-型和型和DDZ-型儀表。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但體積大，型儀表。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但體積大，功耗大，安裝復(fù)雜，通用性和靈活性較差，控制精度和穩(wěn)定性也較功耗大，安裝復(fù)雜，通用性和靈活性較差，控制精度和穩(wěn)定性也較差。另外，其控制運(yùn)算功能簡(jiǎn)單，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的過程控制。隨著差。另

12、外，其控制運(yùn)算功能簡(jiǎn)單，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的過程控制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，新型的過程控制計(jì)算機(jī)不斷涌現(xiàn)，較為流行的有電子技術(shù)的發(fā)展，新型的過程控制計(jì)算機(jī)不斷涌現(xiàn)，較為流行的有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)、可編程調(diào)節(jié)器、可編程調(diào)節(jié)器(PSC)和集散控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)(DCS)。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系14頁 1) PLC與與PSC可編程調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器(PSC)是在是在DDZ-型儀表的基礎(chǔ)上，采用微處型儀表的基礎(chǔ)上，采用微處理器技術(shù)發(fā)展起來的第四代儀表。它的強(qiáng)大功能、高靈活性、高可理器技術(shù)發(fā)展起來的第四代儀表。它的強(qiáng)大功能、高靈活性、高可靠性、高控制精度及

13、數(shù)字通信能力是傳統(tǒng)的電動(dòng)組合儀表無法比擬靠性、高控制精度及數(shù)字通信能力是傳統(tǒng)的電動(dòng)組合儀表無法比擬的。的。PSC與與PLC都是智能化的工業(yè)裝置，各有特色。都是智能化的工業(yè)裝置，各有特色。PLC以開關(guān)量以開關(guān)量控制為主，模擬量控制為輔；而控制為主，模擬量控制為輔；而PSC則以閉環(huán)模擬量控制為主，開則以閉環(huán)模擬量控制為主，開關(guān)量控制為輔，并能進(jìn)行顯示、報(bào)警和手動(dòng)操作。因此，在模擬量關(guān)量控制為輔，并能進(jìn)行顯示、報(bào)警和手動(dòng)操作。因此，在模擬量控制系統(tǒng)中采用控制系統(tǒng)中采用PSC更適合于各種過程控制的要求。而更適合于各種過程控制的要求。而PLC的高可的高可靠性、高靈活性、強(qiáng)大的開關(guān)量控制能力和通信聯(lián)網(wǎng)能力

14、，在模擬靠性、高靈活性、強(qiáng)大的開關(guān)量控制能力和通信聯(lián)網(wǎng)能力，在模擬量控制上也富有特色。特別在開關(guān)量、模擬量混合控制系統(tǒng)中更顯量控制上也富有特色。特別在開關(guān)量、模擬量混合控制系統(tǒng)中更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(DCS)是是1975年問世的，它是年問世的，它是3C(Computer、Communications、Control)技術(shù)的產(chǎn)物，它將順序控制裝置、數(shù)技術(shù)的產(chǎn)物，它將順序控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、過程控制的模擬量?jī)x表、過程監(jiān)控裝置有機(jī)地結(jié)合在據(jù)采集裝置、過程控制的模擬量?jī)x表、過程監(jiān)控裝置有機(jī)地結(jié)合在一起，產(chǎn)生了能滿足各種不同要求的一起，產(chǎn)生了能滿足各種

15、不同要求的DCS。2) PLC與與DCS 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系15頁 現(xiàn)在現(xiàn)在PLC加強(qiáng)了模擬量控制功能，多數(shù)配備了各種智能模塊，具有加強(qiáng)了模擬量控制功能，多數(shù)配備了各種智能模塊，具有了了PID調(diào)節(jié)功能和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)、組成分級(jí)控制的功能，也實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)功能和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)、組成分級(jí)控制的功能，也實(shí)現(xiàn)了DCS所能完成的功能。到目前為止，所能完成的功能。到目前為止，PLC與與DCS的發(fā)展越來越近。就發(fā)的發(fā)展越來越近。就發(fā)展趨勢(shì)來看，控制系統(tǒng)將綜合展趨勢(shì)來看，控制系統(tǒng)將綜合PLC和和DCS各自的優(yōu)勢(shì)，并把兩者有各自的優(yōu)勢(shì)，并把兩者有機(jī)地結(jié)合起來，形成一種新型的全分布式計(jì)算機(jī)控制系

16、統(tǒng)。機(jī)地結(jié)合起來，形成一種新型的全分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)是由通用微機(jī)的推廣應(yīng)用而發(fā)展起來的，是由通用微機(jī)的推廣應(yīng)用而發(fā)展起來的，其硬件結(jié)構(gòu)和總線的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，其硬件結(jié)構(gòu)和總線的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、系統(tǒng)模型復(fù)雜的特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、系統(tǒng)模型復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)。與領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)。與IPC相比，相比，PLC的標(biāo)準(zhǔn)化程度較差，產(chǎn)品不能兼的標(biāo)準(zhǔn)化程度較差，產(chǎn)品不能兼容，故開發(fā)較為困難。但容，故開發(fā)較為困難。但PLC的梯形圖編程很受不熟悉計(jì)算機(jī)的電的梯

17、形圖編程很受不熟悉計(jì)算機(jī)的電氣技術(shù)人員歡迎，同時(shí)氣技術(shù)人員歡迎，同時(shí)PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)的，可靠性非是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)的，可靠性非常高，被認(rèn)為是不會(huì)損壞的設(shè)備，而常高，被認(rèn)為是不會(huì)損壞的設(shè)備，而IPC在可靠性上還不夠理想。在可靠性上還不夠理想。3) PLC與與IPC 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系16頁 在工業(yè)控制中，在工業(yè)控制中，PID控制控制(比例比例-積分積分-微分控制微分控制)得到了廣泛的應(yīng)得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)橛?，這是因?yàn)镻ID控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 不需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。實(shí)際上大多數(shù)工業(yè)對(duì)象不需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模

18、型。實(shí)際上大多數(shù)工業(yè)對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是無法獲得的，對(duì)于這一類系統(tǒng)，使用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是無法獲得的，對(duì)于這一類系統(tǒng)，使用PID控制可控制可以得到比較滿意的效果。據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，目前以得到比較滿意的效果。據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，目前PID及變型及變型PID約占總約占總控制回路數(shù)的控制回路數(shù)的90%左右。左右。 (2) PID控制器具有典型的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，參數(shù)調(diào)整方控制器具有典型的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，參數(shù)調(diào)整方便。便。(3) PID控制有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，根據(jù)被控對(duì)象的具體情控制有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，根據(jù)被控對(duì)象的具體情況，可以采用各種況，可以采用各種PID控制的變種和改進(jìn)的控制方式，如控制的變種和改

19、進(jìn)的控制方式，如PI、PD、帶死區(qū)的帶死區(qū)的PID、積分分離式、積分分離式PID、變速積分、變速積分PID等。隨著智能控制技等。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，術(shù)的發(fā)展，PID控制與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法相控制與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)PID控制器的參數(shù)自整定，使控制器的參數(shù)自整定，使PID控制器具有經(jīng)久控制器具有經(jīng)久不衰的生命力。不衰的生命力。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系17頁 PLC實(shí)現(xiàn)模擬量實(shí)現(xiàn)模擬量PID控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：用用PLC對(duì)模擬量進(jìn)行對(duì)模擬量進(jìn)行PID控制時(shí)，可以采用以下幾

20、種方法：控制時(shí)，可以采用以下幾種方法：(1) 使用使用PID過程控制模塊。這種模塊的過程控制模塊。這種模塊的PID控制程序是控制程序是PLC生生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)只需要設(shè)置一些參產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)只需要設(shè)置一些參數(shù)即可，使用起來非常方便，一塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉數(shù)即可，使用起來非常方便，一塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系18頁 環(huán)回路。但是這種模塊的價(jià)格昂貴，一般在大型控制系統(tǒng)中使用。環(huán)回路。但是這種模塊的價(jià)格昂貴，一般在大型控制系統(tǒng)中使用。如三菱的如三菱的A系列、系列、Q系列系列PLC

21、的的PID控制模塊?？刂颇K。(2) 使用使用PID功能指令?，F(xiàn)在很多中小型功能指令。現(xiàn)在很多中小型PLC都提供都提供PID控制用的功控制用的功能指令，如能指令，如FX2N系列系列PLC的的PID指令。它們實(shí)際上是用于指令。它們實(shí)際上是用于PID控制控制的子程序，與的子程序，與A/D、D/A模塊一起使用，可以得到類似于使用模塊一起使用，可以得到類似于使用PID過程控制模塊的效果，價(jià)格卻便宜得多。過程控制模塊的效果，價(jià)格卻便宜得多。(3) 使用自編程序?qū)崿F(xiàn)使用自編程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制。有的閉環(huán)控制。有的PLC沒有沒有PID過程控制模過程控制模塊和塊和 PID控制指令，有時(shí)雖然有控制指令，有時(shí)雖

22、然有PID控制指令，但用戶希望采用變控制指令，但用戶希望采用變型型PID控制算法。在這種情況下，都需要由用戶自己編制控制算法。在這種情況下，都需要由用戶自己編制PID控制控制程序。程序。3. FX2N的的PID指令指令 PID指令的編號(hào)為指令的編號(hào)為FNC 88，如圖所示，源操作數(shù)，如圖所示，源操作數(shù)S1、S2、S3和目標(biāo)操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)D均為數(shù)據(jù)寄存器均為數(shù)據(jù)寄存器D，是，是16位指令，占位指令，占9個(gè)程序步。個(gè)程序步。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系19頁 S1和和S2分別用來存放給定值分別用來存放給定值SV和當(dāng)前測(cè)量到的反饋值和當(dāng)前測(cè)量到的反饋值PV，S3S3+6

23、用來存放控制參數(shù)的值，運(yùn)算結(jié)果用來存放控制參數(shù)的值，運(yùn)算結(jié)果MV存放在存放在D中。中。源操作數(shù)源操作數(shù)S3占用占用從從S3開始的開始的25個(gè)數(shù)據(jù)寄存器用于設(shè)定控制參數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)寄存器用于設(shè)定控制參數(shù)。 PID指令是用來調(diào)用指令是用來調(diào)用PID運(yùn)算程序的，在運(yùn)算程序的，在PID運(yùn)算開始之前，應(yīng)使運(yùn)算開始之前，應(yīng)使用用MOV指令將參數(shù)指令將參數(shù)(見下表）設(shè)定值預(yù)先寫入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中。見下表）設(shè)定值預(yù)先寫入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中。如果使用有斷電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器，則不需要重復(fù)寫入。如果如果使用有斷電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器，則不需要重復(fù)寫入。如果目標(biāo)操作數(shù)目標(biāo)操作數(shù)D有斷電保持功能，應(yīng)使用初始化脈沖有斷電

24、保持功能，應(yīng)使用初始化脈沖M8002的常開的常開觸點(diǎn)將其復(fù)位。觸點(diǎn)將其復(fù)位。PID控制參數(shù)及設(shè)定表控制參數(shù)及設(shè)定表 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系20頁 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系21頁 PID指令可以同時(shí)多次使用，但是用于運(yùn)算的指令可以同時(shí)多次使用，但是用于運(yùn)算的S3、D的數(shù)據(jù)寄存的數(shù)據(jù)寄存器器元件號(hào)不能重復(fù)元件號(hào)不能重復(fù)。PID指令可以在定時(shí)中斷、子程序、步進(jìn)指令和轉(zhuǎn)移指令內(nèi)使指令可以在定時(shí)中斷、子程序、步進(jìn)指令和轉(zhuǎn)移指令內(nèi)使用，但是用，但是應(yīng)將應(yīng)將S3+7清零清零(采用脈沖執(zhí)行的采用脈沖執(zhí)行的MOV指令指令)之后才能使用。之后才能使用。 華

25、僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系22頁 控制參數(shù)的設(shè)定和控制參數(shù)的設(shè)定和PID運(yùn)算中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，運(yùn)算中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，“運(yùn)算錯(cuò)誤運(yùn)算錯(cuò)誤”標(biāo)標(biāo)志志M8067為為ON，錯(cuò)誤代碼存放在，錯(cuò)誤代碼存放在D8067中。中。PID指令采用增量式指令采用增量式PID算法，控制算法中還綜合使用了反饋算法，控制算法中還綜合使用了反饋量一階慣性數(shù)字濾波、不完全微分和反饋量微分等措施，使該指令量一階慣性數(shù)字濾波、不完全微分和反饋量微分等措施，使該指令比普通的比普通的PID算法具有更好的控制效果。算法具有更好的控制效果。 PID控制是根據(jù)控制是根據(jù)“動(dòng)作方向動(dòng)作方向”(S3+1)的設(shè)定內(nèi)容

26、進(jìn)行正作用或反的設(shè)定內(nèi)容進(jìn)行正作用或反作用的作用的PID運(yùn)算。運(yùn)算。PID運(yùn)算公式如下：運(yùn)算公式如下： 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系23頁 公式中，公式中，MV是本次和上一次采樣時(shí)是本次和上一次采樣時(shí)PID輸出量的差值輸出量的差值，MVn是本是本次的次的PID輸出量；輸出量；EVn和和EVn-1分別是本次和上一次采樣時(shí)的分別是本次和上一次采樣時(shí)的誤差誤差，SV為設(shè)定值；為設(shè)定值；PVn是本次采樣的反饋值，是本次采樣的反饋值，PVnf、PVnf-1和和PVnf-2分別是本次、前一次和前兩次濾波后的反饋值，分別是本次、前一次和前兩次濾波后的反饋值，L是慣性數(shù)字濾波是慣性數(shù)字

27、濾波的系數(shù)；的系數(shù)；Dn和和Dn-l分別是本次和上一次采樣時(shí)的微分部分；分別是本次和上一次采樣時(shí)的微分部分；KP是是比例增益，比例增益，TS是采樣周期，是采樣周期，TI和和TD分別是積分時(shí)間和微分時(shí)間，分別是積分時(shí)間和微分時(shí)間，D是不完全微分的濾波時(shí)間常數(shù)與微分時(shí)間是不完全微分的濾波時(shí)間常數(shù)與微分時(shí)間TD的比值。的比值。 PID控制器有四個(gè)主要的參數(shù)控制器有四個(gè)主要的參數(shù)KP、TI、TD和和TS需整定，無論哪需整定，無論哪一個(gè)參數(shù)選擇得不合適都會(huì)影響控制效果。在整定參數(shù)時(shí)應(yīng)把握一個(gè)參數(shù)選擇得不合適都會(huì)影響控制效果。在整定參數(shù)時(shí)應(yīng)把握住住PID參數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能之間的關(guān)系。參數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、

28、靜態(tài)性能之間的關(guān)系。 （1）在）在P(比例比例)、I(積分積分)、D(微分微分)這三種控制作用中，比例部分這三種控制作用中，比例部分與誤差信號(hào)在時(shí)間上是一致的，只要誤差一出現(xiàn)，比例部分就能及與誤差信號(hào)在時(shí)間上是一致的，只要誤差一出現(xiàn)，比例部分就能及時(shí)地產(chǎn)生與誤差成正比的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時(shí)的特點(diǎn)。比例系時(shí)地產(chǎn)生與誤差成正比的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時(shí)的特點(diǎn)。比例系數(shù)數(shù)KP越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度就越高；但對(duì)于越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度就越高；但對(duì)于 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系24頁 大多數(shù)系統(tǒng)來說，大多數(shù)系統(tǒng)來說，KP過大會(huì)使系統(tǒng)的輸出量振蕩加

29、劇，穩(wěn)定性降低。過大會(huì)使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。 （2）積分作用與當(dāng)前誤差的大小和誤差的歷史情況都有關(guān)系，）積分作用與當(dāng)前誤差的大小和誤差的歷史情況都有關(guān)系，只要誤差不為零，控制器的輸出就會(huì)因積分作用而不斷變化，一直只要誤差不為零，控制器的輸出就會(huì)因積分作用而不斷變化，一直要到誤差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，積分部分才不再變化。因此，要到誤差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，積分部分才不再變化。因此，積分部分可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但是積分作用的動(dòng)作積分部分可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但是積分作用的動(dòng)作緩慢，可能給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性帶來不良影響。積分時(shí)間常數(shù)緩慢，可能給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定

30、性帶來不良影響。積分時(shí)間常數(shù)TI增增大時(shí)，積分作用會(huì)減弱，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能大時(shí)，積分作用會(huì)減弱，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能(穩(wěn)定性穩(wěn)定性)可能有所改善，可能有所改善，但是消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度會(huì)減慢。但是消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度會(huì)減慢。 （3） 微分部分根據(jù)誤差變化的速度，提前給出較大的調(diào)節(jié)作用。微分部分根據(jù)誤差變化的速度，提前給出較大的調(diào)節(jié)作用。微分部分反映了系統(tǒng)變化的趨勢(shì)，它較比例調(diào)節(jié)更為及時(shí)，所以微微分部分反映了系統(tǒng)變化的趨勢(shì)，它較比例調(diào)節(jié)更為及時(shí)，所以微分部分具有超前和預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。微分時(shí)間常數(shù)分部分具有超前和預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。微分時(shí)間常數(shù)TD增大時(shí)，超調(diào)量增大時(shí)，超調(diào)量減小，動(dòng)態(tài)性能得到改善，但是抑制高頻干擾的能力

31、會(huì)下降。減小，動(dòng)態(tài)性能得到改善，但是抑制高頻干擾的能力會(huì)下降。 （4）選取采樣周期）選取采樣周期TS時(shí)，應(yīng)使它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)階躍響應(yīng)的純滯時(shí)，應(yīng)使它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)階躍響應(yīng)的純滯后時(shí)間或上升時(shí)間。為使采樣值能及時(shí)反映模擬量的變化，后時(shí)間或上升時(shí)間。為使采樣值能及時(shí)反映模擬量的變化，TS越小越小越好。但是越好。但是TS太小會(huì)增加太小會(huì)增加CPU的運(yùn)算工作量，而相鄰兩次采樣的的運(yùn)算工作量，而相鄰兩次采樣的差值幾乎沒有什么變化，所以也不宜將差值幾乎沒有什么變化，所以也不宜將TS取得過小。取得過小。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系25頁 模塊量輸入有電壓、電流與溫度輸入模塊：模塊量輸入

32、有電壓、電流與溫度輸入模塊：電壓、電流電壓、電流溫度輸入模塊溫度輸入模塊 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系26頁 一、一、 性能參數(shù)性能參數(shù) 表表8.4 FX2N-4AD的技術(shù)指標(biāo)的技術(shù)指標(biāo)1FX2N-4AD技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)項(xiàng) 目目電電 壓壓 輸輸 入入電電 流流 輸輸 人人4通道模擬量輸入。通過輸入端子變換可選電壓或電流輸入通道模擬量輸入。通過輸入端子變換可選電壓或電流輸入模擬量輸入范圍模擬量輸入范圍DC1010V（輸入電阻（輸入電阻200k ）絕對(duì)最大輸入絕對(duì)最大輸入15VDC2020mA（輸入電阻（輸入電阻250 ）絕對(duì)最大輸入絕對(duì)最大輸入32mA數(shù)字量輸出范圍數(shù)字

33、量輸出范圍帶符號(hào)位的帶符號(hào)位的16位二進(jìn)制（有效數(shù)值位二進(jìn)制（有效數(shù)值11位）。數(shù)值范圍位）。數(shù)值范圍20482047分辨率分辨率5mV（10Vl/ 2000）20 A （20mAl/1000）綜合精確度綜合精確度1%（在（在1010V范圍）范圍）1%（在（在2020mA范圍）范圍）轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度每通道每通道15mS（高速轉(zhuǎn)換方式時(shí)為每通道（高速轉(zhuǎn)換方式時(shí)為每通道6mS）隔離方式隔離方式模擬量與數(shù)字量間用光電隔離。從基本單元來的電源經(jīng)模擬量與數(shù)字量間用光電隔離。從基本單元來的電源經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器隔離。各輸入端子間不隔離隔離。各輸入端子間不隔離模擬量用電源模擬量用電源DC24V 10%

34、 55mAIO占有點(diǎn)數(shù)占有點(diǎn)數(shù)程序上為程序上為8點(diǎn)（作輸入或輸出點(diǎn)計(jì)算），由點(diǎn)（作輸入或輸出點(diǎn)計(jì)算），由PLC供電的消耗功率為供電的消耗功率為5V ，30mA 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系27頁 圖圖8.4 FX2N-4AD接線圖接線圖 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系28頁 表表8.5 FX2N-4AD模塊模塊BFM分配表分配表BFM內(nèi)內(nèi) 容容*#0通道初始化通道初始化 缺省設(shè)定值缺省設(shè)定值H0000*#1CH1平均值取樣次數(shù)（取值范圍平均值取樣次數(shù)（取值范圍14096） 默認(rèn)值默認(rèn)值8*#2CH2*#3CH3*#4CH4#5CH1分別存放分別存放

35、4個(gè)通道的平均值個(gè)通道的平均值#6CH2#7CH3#8CH4#9CH1分別存放分別存放4個(gè)通道的當(dāng)前值個(gè)通道的當(dāng)前值#10CH2#1lCH3#12CH4#13#14、#16#19保留保留 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系29頁 #15A/D轉(zhuǎn)換速度的轉(zhuǎn)換速度的設(shè)置設(shè)置當(dāng)設(shè)置為當(dāng)設(shè)置為0，A/D轉(zhuǎn)換速度為轉(zhuǎn)換速度為15ms/ch，為默認(rèn)值，為默認(rèn)值當(dāng)設(shè)置為當(dāng)設(shè)置為1時(shí)，時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換速度為轉(zhuǎn)換速度為6ms/ch，為高速值，為高速值*#20恢復(fù)到默認(rèn)值或調(diào)整值恢復(fù)到默認(rèn)值或調(diào)整值 默認(rèn)值默認(rèn)值0*#2l禁止零點(diǎn)和增益調(diào)整禁止零點(diǎn)和增益調(diào)整 缺省設(shè)定值缺省設(shè)定值=0，1（允許）（

36、允許）*#22零點(diǎn)零點(diǎn)（Offset）、）、增益（增益（Gain）調(diào)整調(diào)整b7b6b5b4b3b2b1b0G4O4G3O3G2O2G1O1*#23零點(diǎn)值零點(diǎn)值 缺省設(shè)定值缺省設(shè)定值0*#24增益值增益值 缺省設(shè)定值缺省設(shè)定值5000#25#28保留保留#29出錯(cuò)信息出錯(cuò)信息#30識(shí)別碼識(shí)別碼K2010#3l不能使用不能使用l注：注： 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系30頁 u在在BFM #0中寫入十六進(jìn)制中寫入十六進(jìn)制4位數(shù)字位數(shù)字H0000使各通道初始化，最低使各通道初始化，最低位數(shù)字控制通道位數(shù)字控制通道CH1，最高位控制通道，最高位控制通道CH4。H0000中每位數(shù)值

37、表中每位數(shù)值表示的含義如下：示的含義如下：位（位（bit）0：設(shè)定輸入范圍：設(shè)定輸入范圍1010V 位（位（bit）1：設(shè)定輸入范圍：設(shè)定輸入范圍420mA 位（位（bit）2：設(shè)定輸入范圍：設(shè)定輸入范圍2020mA 位（位（bit）3：關(guān)閉該通道：關(guān)閉該通道 u輸入的當(dāng)前值送到輸入的當(dāng)前值送到BFM#9#12，輸入的平均值送到，輸入的平均值送到BFM#5#8 帶帶*號(hào)的緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)可由號(hào)的緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)可由PLC通過通過TO指令改寫。改寫帶指令改寫。改寫帶*號(hào)的號(hào)的BFM的的設(shè)定值就可以改變?cè)O(shè)定值就可以改變FX2N-4AD模塊的運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整其輸入方式、輸入增益和零模塊的運(yùn)行參數(shù)，

38、調(diào)整其輸入方式、輸入增益和零點(diǎn)等點(diǎn)等 。從指定的模擬量輸入模塊讀入數(shù)據(jù)前應(yīng)先將設(shè)定值寫入，否則按缺省值執(zhí)行從指定的模擬量輸入模塊讀入數(shù)據(jù)前應(yīng)先將設(shè)定值寫入，否則按缺省值執(zhí)行 PLC用用FROM指令可將不帶指令可將不帶*號(hào)的號(hào)的BFM內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系31頁 u各通道平均值取樣次數(shù)分別由各通道平均值取樣次數(shù)分別由BFM#1#4來指定。取樣次數(shù)范來指定。取樣次數(shù)范圍從圍從14096，若設(shè)定值超過該數(shù)值范圍時(shí)，按缺省設(shè)定值，若設(shè)定值超過該數(shù)值范圍時(shí)，按缺省設(shè)定值8處理處理 u當(dāng)當(dāng)BFM#20被置被置1時(shí)，整個(gè)時(shí)，整個(gè)FX2N-4AD的設(shè)定值

39、均恢復(fù)到缺省設(shè)定的設(shè)定值均恢復(fù)到缺省設(shè)定值。這是快速地擦除零點(diǎn)和增益的非缺省設(shè)定值的方法值。這是快速地擦除零點(diǎn)和增益的非缺省設(shè)定值的方法 u若若BFM#21的的b1、b0分別置為分別置為1、0，則增益和零點(diǎn)的設(shè)定值禁止，則增益和零點(diǎn)的設(shè)定值禁止改動(dòng)。要改動(dòng)零點(diǎn)和增益的設(shè)定值時(shí)必須令改動(dòng)。要改動(dòng)零點(diǎn)和增益的設(shè)定值時(shí)必須令b1、b0的值分別為的值分別為0、1。缺省設(shè)定為缺省設(shè)定為0、1 零點(diǎn)：數(shù)字量輸出為零點(diǎn)：數(shù)字量輸出為0時(shí)的輸入值時(shí)的輸入值 增益：數(shù)字輸出為增益：數(shù)字輸出為1000時(shí)的輸入值時(shí)的輸入值 u在在BFM#23和和BFM#24內(nèi)的增益和零點(diǎn)設(shè)定值會(huì)被送到指定的輸內(nèi)的增益和零點(diǎn)設(shè)定值會(huì)

40、被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的的G、O（增益（增益零點(diǎn)）位的狀態(tài)來指定。例如：若零點(diǎn)）位的狀態(tài)來指定。例如：若BFM#22的的G1、O1位置位置1，則，則BFM#23和和#24的設(shè)定值即可送入通道的設(shè)定值即可送入通道1的增益的增益和零點(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)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)整整 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系32頁 表表8.6 BFM#29中各位的狀態(tài)信息中各位的狀態(tài)信息BFM#29的位的位ONOFFb0當(dāng)當(dāng)b1

41、b3任意為任意為ON時(shí)時(shí)無錯(cuò)誤無錯(cuò)誤b1表示零點(diǎn)和增益發(fā)生錯(cuò)誤表示零點(diǎn)和增益發(fā)生錯(cuò)誤零點(diǎn)和增益正常零點(diǎn)和增益正常b2DC24V電源故障電源故障電源正常電源正常 b3A/D模塊或其他硬件故障模塊或其他硬件故障硬件正常硬件正常b4b9未定義未定義b10數(shù)值超出范圍數(shù)值超出范圍-2048+2047數(shù)值在規(guī)定范圍數(shù)值在規(guī)定范圍b 11平均值采用次數(shù)超出范圍平均值采用次數(shù)超出范圍14096平均值采用次數(shù)正常平均值采用次數(shù)正常b 12零點(diǎn)和增益調(diào)整禁止零點(diǎn)和增益調(diào)整禁止零點(diǎn)和增益調(diào)整允許零點(diǎn)和增益調(diào)整允許b 13b15未定義未定義uBFM#29中各位的狀態(tài)是中各位的狀態(tài)是FX2N -4AD運(yùn)行正常與否的信

42、息。運(yùn)行正常與否的信息。BFM#29中各位表示的含義見表中各位表示的含義見表8.6所示所示 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系33頁 【例【例8-1】FX2N -4AD模擬量輸入模塊連接在最靠近基本模擬量輸入模塊連接在最靠近基本單元單元FX2N -48MR的地方，如圖的地方，如圖8.1所示。僅開通所示。僅開通CH1和和CH2兩個(gè)通道作為電壓量輸入通道，計(jì)算兩個(gè)通道作為電壓量輸入通道，計(jì)算4次取樣的平次取樣的平均值，結(jié)果存入均值，結(jié)果存入PLC的數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)寄存器D0和和D1中中 由圖由圖8.1知，知，F(xiàn)X2N -4AD模擬量輸入模擬量輸入模塊編號(hào)為模塊編號(hào)為0號(hào)號(hào)。按。按

43、照控制要求設(shè)計(jì)的梯形圖及有關(guān)注釋如圖照控制要求設(shè)計(jì)的梯形圖及有關(guān)注釋如圖8.5所示所示 uBFM#30中存的是特殊功能模塊的識(shí)別碼，中存的是特殊功能模塊的識(shí)別碼，PLC可用可用FROM指指令讀入。令讀入。FX2N -4AD的識(shí)別碼為的識(shí)別碼為K2010。用戶在程序中可以方便地。用戶在程序中可以方便地利用這一識(shí)別碼在傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)該特殊功能模塊利用這一識(shí)別碼在傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)該特殊功能模塊 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系34頁 圖圖8.5 例例8-1的梯形圖的梯形圖 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系35頁 【例【例8-2】 FX2N -4AD模擬量輸入

44、模塊連接如圖模擬量輸入模塊連接如圖8.1所示。試通過所示。試通過程序?qū)δM量輸入模塊程序?qū)δM量輸入模塊FX2N -4AD的通道的通道CH1進(jìn)行零點(diǎn)和增益的進(jìn)行零點(diǎn)和增益的調(diào)整，要求通道調(diào)整，要求通道CH1為電壓量輸入通道，通道為電壓量輸入通道，通道CH1的零點(diǎn)值調(diào)整的零點(diǎn)值調(diào)整為為0V，增益值調(diào)整為，增益值調(diào)整為2.5V 模擬量模塊的零點(diǎn)和增益的調(diào)整可以通過手動(dòng)或程序進(jìn)行。在工模擬量模塊的零點(diǎn)和增益的調(diào)整可以通過手動(dòng)或程序進(jìn)行。在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，采用程序控制調(diào)整是非常有效的方法。業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，采用程序控制調(diào)整是非常有效的方法。由特殊功能模塊的地址編號(hào)原則可知，由特殊功能模

45、塊的地址編號(hào)原則可知，F(xiàn)X2N -4AD模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊編號(hào)為編號(hào)為0號(hào)。相關(guān)的程序及說明見圖號(hào)。相關(guān)的程序及說明見圖8.6所示所示 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系36頁 圖圖8.6 例例8-2梯形梯形圖圖 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系37頁 除模擬量輸入外除模擬量輸入外,還有輸出模塊、輸入輸出模塊與設(shè)定有機(jī)能擴(kuò)展板。還有輸出模塊、輸入輸出模塊與設(shè)定有機(jī)能擴(kuò)展板。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系38頁 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系39頁 注：每臺(tái)注：每臺(tái)FX2N基本單元內(nèi)，可安裝一臺(tái)機(jī)能擴(kuò)展

46、板，而不用另外基本單元內(nèi)，可安裝一臺(tái)機(jī)能擴(kuò)展板，而不用另外的安裝空間。的安裝空間。 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系40頁 表表8.7 FX2N-4DA的技術(shù)指標(biāo)的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)項(xiàng) 目目電壓輸出電壓輸出電流輸出電流輸出4 4通道模擬量輸出。根據(jù)電流輸出還是電壓輸出，對(duì)端子進(jìn)行設(shè)置通道模擬量輸出。根據(jù)電流輸出還是電壓輸出，對(duì)端子進(jìn)行設(shè)置模擬量輸出范圍模擬量輸出范圍DC1010V（外部負(fù)載電阻（外部負(fù)載電阻1k 1M ）DC420mA（外部負(fù)載電阻（外部負(fù)載電阻500 以下）以下）數(shù)字輸入數(shù)字輸入電壓電壓20482047電流電流01024分辨率分辨率5mV（10Vl/2000）20

47、 A （20mAl/1000）綜合精確度綜合精確度滿量程滿量程10V的的1%滿量程滿量程20mA的的1%轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度2.1mS（4通道）通道）隔離方式隔離方式模擬電路與數(shù)字電路間有光電隔離。與基本單元間是模擬電路與數(shù)字電路間有光電隔離。與基本單元間是DC/DC轉(zhuǎn)換器隔轉(zhuǎn)換器隔離。通道間沒有隔離離。通道間沒有隔離模擬量用電源模擬量用電源DC24V10% 130mAI/O占有點(diǎn)數(shù)占有點(diǎn)數(shù)程序上為程序上為8點(diǎn)（作輸入或輸出點(diǎn)計(jì)算），由點(diǎn)（作輸入或輸出點(diǎn)計(jì)算），由PLC供電的消耗功率為供電的消耗功率為5V，30mA 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系41頁 圖圖8.7 FX2N-

48、4AD接線圖接線圖 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系42頁 表表8.8 FX2N-4DA模塊模塊BFM分配表分配表BFM內(nèi)內(nèi) 容容* # 0（E）模擬量輸出模式選擇模擬量輸出模式選擇 缺省值缺省值H0000* # 1CH1輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)* # 2CH2輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)* # 3CH3輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)* # 4CH4輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)* # 5（E）輸出保持或回零輸出保持或回零 缺省值缺省值H0000# 6、# 7保留保留* # 8（E）CH1、CH2的零點(diǎn)和增益設(shè)置命令，初值為的零點(diǎn)和增益設(shè)置命令，初值為H0000* # 9（E）CH3、CH4的零點(diǎn)和增益設(shè)置命令，初值為的

49、零點(diǎn)和增益設(shè)置命令，初值為H0000 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系43頁 * # 10CH1的零點(diǎn)值的零點(diǎn)值單位：?jiǎn)挝唬簃V或或mA例：采用輸出模式例：采用輸出模式3時(shí)各通道的初時(shí)各通道的初值：零點(diǎn)值值：零點(diǎn)值0 增益值增益值5000* # 11CH1的增益值的增益值* # 12CH2的零點(diǎn)值的零點(diǎn)值* # 13CH2的增益值的增益值* # 14CH3的零點(diǎn)值的零點(diǎn)值* # 15CH3的增益值的增益值* # 16CH4的零點(diǎn)值的零點(diǎn)值* # 17CH4的增益值的增益值# 18、# 19保留保留* # 20（E）初始化初始化 初值初值0* # 21（E）I/O特性調(diào)整禁止

50、，初值特性調(diào)整禁止，初值1# 2# 28保留保留# 29出錯(cuò)信息出錯(cuò)信息# 30識(shí)別碼識(shí)別碼K3020# 3l保留保留 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系44頁 （2）緩沖寄存器（）緩沖寄存器（BFM）的設(shè)置）的設(shè)置 uBFM#0中的中的4位十六進(jìn)制數(shù)位十六進(jìn)制數(shù)H0000分別用來控制分別用來控制4個(gè)通道的輸出個(gè)通道的輸出模式，由低位到最高位分別控制模式，由低位到最高位分別控制CH1、CH2、CH3和和CH4。在。在H0000中：中： 位（位（bit） 0時(shí)，電壓輸出（時(shí)，電壓輸出（1010V） 位（位（bit） 1時(shí)，電流輸出（時(shí)，電流輸出（420mA） 位（位（bit）

51、2時(shí)，電流輸出（時(shí)，電流輸出（020mA） H2110表示表示CH1為電壓輸出（為電壓輸出（1010V） CH2和和CH3為電流輸出（為電流輸出（420mA） CH4為電流輸出（為電流輸出（020mA） 例例帶帶*號(hào)的號(hào)的BFM緩沖寄存器可用緩沖寄存器可用TO指令將數(shù)據(jù)寫入指令將數(shù)據(jù)寫入 帶帶E表示數(shù)據(jù)寫入到表示數(shù)據(jù)寫入到EEPROM中，具有斷電記憶中，具有斷電記憶 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系45頁 u輸出數(shù)據(jù)寫在輸出數(shù)據(jù)寫在BFM#1到到BFM#4 BFM#1為為CH1輸出數(shù)據(jù)（缺省值輸出數(shù)據(jù)（缺省值 0） BFM#2為為CH2輸出數(shù)據(jù)（缺省值輸出數(shù)據(jù)（缺省值 0）

52、 BFM#3為為CH3輸出數(shù)據(jù)（缺省值輸出數(shù)據(jù)（缺省值 0） 例：例：H1100CH4回零，回零，CH3回零，回零，CH2保持，保持，CH1保持保持 H0101CH4保持，保持，CH3回零，回零，CH2保持，保持，CH1回零回零 BFM#4為為CH4輸出數(shù)據(jù)（缺省值輸出數(shù)據(jù)（缺省值 0） u PLC由由RUN轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)為STOP狀態(tài)后，狀態(tài)后，F(xiàn)X2N-4DA的輸出是保的輸出是保持最后的輸出值還是回零點(diǎn)，取決于持最后的輸出值還是回零點(diǎn)，取決于BFM#5中的中的4位十位十六進(jìn)制數(shù)值，其中六進(jìn)制數(shù)值，其中0表示保持輸出值，表示保持輸出值，1表示恢復(fù)到表示恢復(fù)到0 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣

53、工程與自動(dòng)化系46頁 uBFM#8和和#9為零點(diǎn)和增益調(diào)整的設(shè)置命令，通過為零點(diǎn)和增益調(diào)整的設(shè)置命令，通過#8和和#9中的中的4位位十六進(jìn)制數(shù)指定是否允許改變零點(diǎn)和增益值。其中：十六進(jìn)制數(shù)指定是否允許改變零點(diǎn)和增益值。其中： BFM#8中中4位十六進(jìn)制數(shù)（位十六進(jìn)制數(shù)（b3 b2 b1 b0）對(duì)應(yīng)）對(duì)應(yīng)CH1和和CH2的零點(diǎn)的零點(diǎn)和增益調(diào)整的設(shè)置命令。見圖和增益調(diào)整的設(shè)置命令。見圖8.8（a）（）（b0表示不允許調(diào)整，表示不允許調(diào)整，b1表示允許調(diào)整）表示允許調(diào)整） FM#9中中4位十六進(jìn)制數(shù)（位十六進(jìn)制數(shù)（b3 b2 b1 b0）對(duì)應(yīng)）對(duì)應(yīng)CH3和和CH4的零點(diǎn)和的零點(diǎn)和增益調(diào)整的設(shè)置命令。

54、見圖增益調(diào)整的設(shè)置命令。見圖8-8（b）（）（b0表示不允許調(diào)整，表示不允許調(diào)整，b1表示允許調(diào)整）表示允許調(diào)整） b3b2b1b0G2O2G3O3b3b2b1b0G2O2G1O1（a）（b）圖圖8.8 BFM#8和和#9為零點(diǎn)和增益調(diào)整的設(shè)置對(duì)應(yīng)值為零點(diǎn)和增益調(diào)整的設(shè)置對(duì)應(yīng)值 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系47頁 uBFM#20為復(fù)位命令。當(dāng)將數(shù)據(jù)為復(fù)位命令。當(dāng)將數(shù)據(jù)1寫入到寫入到BFM#10時(shí)，緩沖寄存器時(shí)，緩沖寄存器BFM中的所有數(shù)據(jù)恢復(fù)到出廠時(shí)的初始設(shè)置。其優(yōu)先權(quán)大于中的所有數(shù)據(jù)恢復(fù)到出廠時(shí)的初始設(shè)置。其優(yōu)先權(quán)大于BFM#21 u BFM#21為為I/O狀態(tài)禁止調(diào)

55、整控制。當(dāng)狀態(tài)禁止調(diào)整控制。當(dāng)BFM#21不為不為1時(shí)，時(shí)，BFM#21到到BFM#1的的I/O狀態(tài)禁止調(diào)整，以防止由于疏忽造成的狀態(tài)禁止調(diào)整，以防止由于疏忽造成的I/O狀態(tài)改變。當(dāng)狀態(tài)改變。當(dāng)BFM#211（初始值）時(shí)允許調(diào)整（初始值）時(shí)允許調(diào)整 uBFM#10#17為零點(diǎn)和增益數(shù)據(jù)。當(dāng)為零點(diǎn)和增益數(shù)據(jù)。當(dāng)BFM的的#8和和#9中允許零點(diǎn)中允許零點(diǎn)和增益調(diào)整時(shí)，可通過寫入命令和增益調(diào)整時(shí)，可通過寫入命令TO將要調(diào)整的數(shù)據(jù)寫在將要調(diào)整的數(shù)據(jù)寫在BFM#10#17中（單位為中（單位為mA或或mV） uBFM#29中各位的狀態(tài)是中各位的狀態(tài)是FX2N-4DA運(yùn)行正常與否的信息。各位表運(yùn)行正常與否的

56、信息。各位表示的含義與示的含義與FX2N-4AD相近，可參見表相近，可參見表8.8 FX2N-4DA模塊模塊BFM分配分配表表 uFX2N-4DA的識(shí)別碼為的識(shí)別碼為K3020，存于，存于BFM#30中。中。PLC可用可用FROM指令讀入，用戶在程序中可以方便地利用這一識(shí)別碼在傳送數(shù)據(jù)前指令讀入，用戶在程序中可以方便地利用這一識(shí)別碼在傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)該特殊功能模塊先確認(rèn)該特殊功能模塊 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系48頁 【例【例8-3】 若若FX2N -4DA模擬量輸出模塊接在模擬量輸出模塊接在1號(hào)號(hào)模塊位置，模塊位置，CH1設(shè)定為電壓輸出，設(shè)定為電壓輸出，CH2設(shè)定為

57、電設(shè)定為電流輸出，并要求當(dāng)流輸出，并要求當(dāng)PLC從從RUN轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)為STOP狀態(tài)后，狀態(tài)后，最后的輸出值保持不變，試編寫程序最后的輸出值保持不變，試編寫程序 解：解：梯形圖如圖所示梯形圖如圖所示 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系49頁 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系50頁 【例【例8-4】FX2N-4DA模擬量輸出模塊編號(hào)為模擬量輸出模塊編號(hào)為1號(hào)?，F(xiàn)要將號(hào)。現(xiàn)要將FX2N -48MR中數(shù)據(jù)寄存器中數(shù)據(jù)寄存器D10、D11、D12、D13中的數(shù)中的數(shù)據(jù)通過據(jù)通過 FX2N -4DA的四個(gè)通道輸出出去，并要求的四個(gè)通道輸出出去，并要求CH1、CH2設(shè)定為電

58、壓輸出（設(shè)定為電壓輸出（1010V），），CH3 、CH4通道通道設(shè)定為電流輸出（設(shè)定為電流輸出（020mA），并且），并且FX2N -48MR從從RUN轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)為STOP狀態(tài)后，狀態(tài)后，CH1、CH2輸出值保持不變，輸出值保持不變，CH3 、CH4的輸出值回零。試編寫實(shí)現(xiàn)這一要求的的輸出值回零。試編寫實(shí)現(xiàn)這一要求的PLC程序程序 解：解：梯形圖及有關(guān)注釋如圖梯形圖及有關(guān)注釋如圖8.10所示。其中，為通道所示。其中，為通道CH1、CH2傳送數(shù)據(jù)的寄存器傳送數(shù)據(jù)的寄存器D10、D11的取值范圍是的取值范圍是20002000；為通道；為通道CH3、CH4傳送數(shù)據(jù)的寄存器傳送數(shù)據(jù)的寄存器D12、D13

59、的取值范圍是的取值范圍是01000 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系51頁 圖圖8.10 例例8-4梯形梯形 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系52頁 高速計(jì)高速計(jì)數(shù)模塊數(shù)模塊可用于可用于運(yùn)動(dòng)定運(yùn)動(dòng)定位控制位控制系統(tǒng)系統(tǒng) 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系53頁 接線端子接線端子 華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系華僑大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化系54頁 項(xiàng)項(xiàng) 目目描描 述述信號(hào)等級(jí)信號(hào)等級(jí)5V、12V和和24V，依賴于連接端子。線驅(qū)動(dòng)器輸出型連接到，依賴于連接端子。線驅(qū)動(dòng)器輸出型連接到5V端子上端子上頻率頻率單相單輸入：不超過單相單輸入：不超過50KH

60、Z單相雙輸入：每個(gè)不超過單相雙輸入：每個(gè)不超過50KHZ 雙相雙輸入：不超過雙相雙輸入：不超過50KHZ（1倍數(shù)）；不超過倍數(shù)）；不超過25KHZ（2倍數(shù)）；不超過倍數(shù)）；不超過12.5KHZ（4倍數(shù)）倍數(shù)）計(jì)數(shù)器范圍計(jì)數(shù)器范圍32位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：-2147483648至至+214748364716位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；0至至65535計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)方式 自動(dòng)時(shí)向上自動(dòng)時(shí)向上/向下（單相雙輸入或雙相雙輸入）；當(dāng)工作在單相向下（單相雙輸入或雙相雙輸入）；當(dāng)工作在單相單輸入方式時(shí)，向上單輸入方式時(shí)，向上/向下由一個(gè)向下由一個(gè)PLC或外部輸入端子確定。或外部輸入端子確定。表表