PLC綜合應用技術項目6的任務1

PLC綜合應用技術2021/5/91項目6PLC對模擬量的控制任務1PLC如何實現(xiàn)對模擬量的采集2021/5/92知識引入在過程控制系統(tǒng)中，需要對溫度、壓力、流量等模擬量進行采集、運算，然后根據(jù)運算結(jié)果實施對系統(tǒng)的控制。PLC的基本單元只能對數(shù)字量進行控制。如何實施對模擬量的控制？這需要引入PLC的特殊功能模塊FX2N-4AD來實現(xiàn)這一要求。2021/5/93

任務分析為了讓PLC的基本單元能處理模擬量，必須要將采集的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，然后傳給PLC基本單元進行處理。要完成該任務，必須具備以下知識：1．熟悉模擬量輸入模塊FX2N-4AD的性能指標及使用方法。2．掌握模擬量輸入模塊采集模擬量的程序編寫。2021/5/94相關知識

特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀出指令FROM（FNC78）1）指令格式該指令的指令名稱、助記符、功能號、操作數(shù)及程序步長如表6-1所示。表6-1特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀出指令表1．特殊功能模塊讀寫指令指令名稱助記符/功能號操作數(shù)程序步長備注m1m2［D·］n特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀出指令FNC78（D）FROM（P）K、Hm1=0～7K、Hm2=0～31KnY、KnM、KnS、T、C、

D、V、ZK、Hn=1～3216位：9步32位：17步連續(xù)/脈沖執(zhí)行2021/5/95相關知識2）指令說明如圖6-1所示為特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀出指令功能說明。圖6-1特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀出指令功能說明當X1=ON，該特殊功能模塊指令FROM開始執(zhí)行，將從編號為m1的特殊功能模塊內(nèi)的緩沖寄存器（BFM）編號為m2開始的n個數(shù)據(jù)讀入到PLC基本單元，并存入[D]指定元件中的n個數(shù)據(jù)寄存器中。m1是特殊功能模塊號：m1=0～7。m2是緩沖寄存器首元件號：m2=0～31。n是待傳送數(shù)據(jù)的字數(shù)：n=1～32。2021/5/96相關知識接在FX2N基本單元右邊擴展總線上的功能模塊（例如模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、高速計數(shù)器單元等），從最靠近基本單元那個開始，順次編號為0～7。如圖6-2所示。圖6-2特殊功能模塊連接編號

在圖6-2中特殊功能模塊FX2N-4AD是4通道模擬量輸入模塊，編號為#0；特殊功能模塊FX2N-1HC是2相50HZ高速計數(shù)模塊，編號為#1；特殊功能模塊FX2N-4DA是4通道模擬量輸出模塊，編號為#2；輸出模塊FX2N-8EYT是擴展單元，不能占用編號。2021/5/97特殊功能模塊的緩沖寄存器BFM和FX基本單元CPU字元件的傳送示意圖如圖6-3所示。任務實施圖6-3特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀操作2021/5/98相關知識

特殊功能模塊數(shù)據(jù)寫入指令TO（FNC79）1）指令格式該指令的指令名稱、助記符、功能號、操作數(shù)及程序步長如表6-2所示。表6-2特殊功能模塊數(shù)據(jù)寫入指令表1．特殊功能模塊讀寫指令指令名稱助記符/功能號操作數(shù)程序步長備注m1m2［D·］n特殊功能模塊數(shù)據(jù)寫入指令FNC79（D）TO（P）K、Hm1=0～7K、Hm2=0～31KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZK、Hn=1～3216位：9步32位：17步連續(xù)/脈沖執(zhí)行2021/5/99相關知識2）指令說明特殊功能模塊寫數(shù)據(jù)指令是PLC對特殊功能模塊緩沖器BFM寫入數(shù)據(jù)的指令，如圖6-4所示為特殊功能模塊數(shù)據(jù)寫入指令功能說明。圖6-4特殊功能模塊寫數(shù)據(jù)指令功能說明當X0=ON時，執(zhí)行該指令，即將PLC的K4M0（M15～M0）16位作為傳送源數(shù)據(jù)送至#1號單元特殊功能模塊的BFM29號中，傳送字數(shù)為1個。m1是特殊功能模塊號：m1=0～7。m2是緩沖寄存器首元件號：m2=0～31。n是待傳送數(shù)據(jù)的字數(shù)：n=1～32（16位）；n=1～16（32位）。在FROM和TO指令執(zhí)行過程中，若M8028=ON，允許中斷；若M8028=OFF，禁止中斷，輸入中斷或定時器中斷將不能被執(zhí)行。2021/5/910相關知識

FX2N-4AD的電路接線FX2N-4AD是模擬量輸入模塊，有四個輸入通道，分別為通道1（CH1）、通道2（CH2）、通道3（CH3）、通道4（CH4）。每一通道都可進行A/D轉(zhuǎn)換，即將模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，其分辨率為12位。輸入的模擬電壓值范圍從直流-10V～+10V，分辨率為5mV。若為電流輸入，則電流輸入范圍為4～20mA或-20～+20mA，分辨率為20μA。FX2N-4AD內(nèi)部共有32個緩沖寄存器（BFM），用來與主機FX2N主單元PLC進行數(shù)據(jù)交換，每個緩沖寄存器的位數(shù)為16位。FX2N-4AD與FX2N主機連接通過擴展電纜。而四個通道的外部連接則需要根據(jù)外界輸入的電壓或電流量不同而有所不同，其平面圖如圖6-5所示。2．模擬量輸入模塊FX2N-4AD2021/5/911相關知識

圖6-5FX2N-4AD模擬量輸入模塊平面圖2021/5/912相關知識

其外部接線如圖6-6所示。若外部輸入是電流輸入量，則需把V+和I+相連接。圖6-6FX2N-4AD模塊的外部接線圖2021/5/913相關知識

FX2N-4AD的性能指標1）電源FX2N-4AD的外接輸入電源為DC24V，電流為55mA。2）環(huán)境環(huán)境與PLC主單元相一致。3）性能指標①模擬輸入量為-10V～+10V（或4～20mA、-20～+20mA），輸入/輸出波形如圖6-7所示。2021/5/914相關知識

圖6-7FX2N-4AD模擬量輸入波形2021/5/915相關知識

②模擬量模塊輸出的有關性能參數(shù)如表6-3所示表6-3模擬量模塊輸出性能表項目電壓輸入電流輸入電壓或電流輸入的選擇基于對輸入端子的選擇，一次可同時使用4個輸入點模擬輸入范圍DC：-10V～+10V（輸入阻抗：200KΩ）。（注意：如果輸入電壓超過±15V，單元會被損壞）DC：-20mA～+20mA（輸入阻抗：250Ω）。（注意：如果輸入電流超過±32mA，單元會被損壞）數(shù)字輸出12位的轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進制補碼方式存儲，最大值：+2047；最小值：-2048。分辨率5mV（10V默認范圍：1/2000）20μA（20mA默認范圍：1/1000）總體精度±1%（對于-10V～+10V的范圍）±1%（對于-20mA～+20mA的范圍）轉(zhuǎn)換速度15ms/通道（常速），6ms/通道（高速）2021/5/916相關知識

緩沖寄存器（BFM）FX2N-4AD緩沖寄存器（BFM）的含義如表6-4所示。見教材P116~117所示。緩沖寄存器（BFM）中參數(shù)設置說明1）通道選擇在BFM#0中寫入十六進制4位數(shù)字H××××進行A/D模塊通道初始化，最低位數(shù)字控制CH1，最高位數(shù)字控制CH4，各位數(shù)字的含義如下：×=0時，設定輸入范圍為-10V～+10V；×=1時，設定輸入范圍為4mA～20mA；×=2時，設定輸入范圍為-20mA～+20mA；×=3時關閉通道。例如：BFM#0=H3310，則說明CH1設定輸入范圍為-10V～+10V；CH2設定輸入范圍為4mA～20mA；CH3、CH4兩通道關閉。2）模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換速度設置通過在FX2N-4AD的#15號緩沖寄存器中寫入0或1來控制A/D轉(zhuǎn)換速度。注意一點，若要求高速轉(zhuǎn)換，盡可能少使用FROM和TO指令。2021/5/917相關知識

3）調(diào)整偏移量與增益值當BFM#20被設置為1時，F(xiàn)X2N-4AD模塊所有的設置將復位，成缺省值，這樣可以快速擦去不希望的偏移量與增益值。如果BFM#21的（b1、b0）被設置為（1、0），則偏移量與增益值被保護。為了設置偏移量與增益值，（b1、b0）必須設為（1、0），缺省值為（0、1）。BFM#23和BFM#24的偏移量與增益值送入指定單元，用于指定通道。輸入通道的偏移量與增益值由BFM#22適當?shù)腉-O（增益-偏移）位確定。通道可以是初始值，也可以為同一個偏移量與增益值。BFM#23和BFM#24中的偏移量與增益值的單位是mv（或μA），為最小刻度。

4）BFM#30為緩沖寄存器確認碼，可用FORM指令讀出特殊功能塊的識別號。FX2N-4AD單元的確認碼（識別號）為K2010。2021/5/918相關知識

5）BFM#29的狀態(tài)位信息設置含義如表6-5所示表6-5BFM#29狀態(tài)位信息表BFM#29ONOFFb0：錯誤當b1～b4為ON時，b0=ON，如果b2～b4任意一位為ON，A/D轉(zhuǎn)換器的所有通道停止無錯誤b1：偏移量與增益值錯誤偏移量與增益值修正錯誤偏移量與增益值正常b2：電源不正常24VDC錯誤電源正常b3：硬件錯誤A/D或其他硬件錯誤硬件正常b10：數(shù)字范圍錯誤數(shù)字輸出值小于-2048或大于+2047數(shù)字輸出正常b11：平均值錯誤數(shù)字平均采樣值大于4096或小于0（使用8位缺省值）平均值正常（1～4096）b12：偏移量與增益值修正禁止#21緩沖寄存器的禁止位（b1、b0）設置為（1、0）#21緩沖寄存器的（b1、b0）設置為（0、1）2021/5/919相關知識

6）偏移量與增益值偏移與增益是使用FX2N-4AD要設定的兩個重要參數(shù)，可使用PLC輸入終端上的下壓按鈕開關來調(diào)整FX2N-4AD的偏移與增益，也可以通過PLC的軟件進行調(diào)整。如圖6-8所示為FX2N-4AD模塊偏移與增益的輸入/輸出示意圖。

（a）增益（b）偏移圖6-8FX2N-4AD偏移與增益狀態(tài)示意圖2021/5/920相關知識

增益值決定了校準線的角度或斜率，大小在數(shù)字輸出+1000處，圖6-8（a）中，（a）為小增益，讀取數(shù)字值間隔大；（b）為零增益（缺省值），5V（或20mA）；（c）為大增益，讀取數(shù)字值間隔小。在圖6-8（b）中，偏移量決定了(d)、(e)、(f)校準線的位置，其中(d)為負偏移量，(e)為偏移量（缺省值）0V或4mA，(f)為正偏移量。增益與偏移可以獨立或一起設置，合理的偏移范圍是-5V～+5V（或-20mA～+20mA