101 模擬量輸入模塊 fx2n-4ad的使用

1、第7章 可編程控制器的特殊功能模塊,,7.1 模擬量輸入模塊及應(yīng)用,7.2 通信模塊及應(yīng)用,第7章第1頁(yè),7.1 模擬量輸入模塊FX2n-4AD的使用,7.1.1 概述 FX2n-4AD是FX2n系列PLC的模擬量輸入模塊，有CH1~CH4四個(gè)通道，每個(gè)通道都可進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，分辯率為12位，采集信號(hào)電壓為-10V~+10V，分辯率5mV。電流輸入時(shí)，為4~20mA或-20~20mA，分辯率20uA。 FX2n-

2、4AD內(nèi)部有32個(gè)16位的緩沖寄存器(BMF)，用于與主機(jī)交換數(shù)據(jù)。 FX2n-4AD占用FX2n擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn)， 耗電為5V，30mA。,第7章第2頁(yè),7.1.2 FX2n-4AD的電路接線,,,,,FX2n-4AD通過擴(kuò)展電纜與PLC主機(jī)相連，四個(gè)通道的外部連接則根據(jù)外部輸入電壓或電流量的不同而不同。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,1. 外部輸入為電壓量信號(hào),則將信號(hào)的+、-極分別與模塊V+和VI-相連。,2.若外部輸入為電流量信號(hào),則需要把

3、V+和I+相連。,3.如有過多的干擾信號(hào)，應(yīng)將系統(tǒng)機(jī)殼的FG端與FX2n-4AD的接地端相連。,第7章第3頁(yè),圖1 FX2n-4AD與外部信號(hào)接線圖,第7章第4頁(yè),7.1.2 FX2n-4AD的電路接線,,7.1.3 FX2n-4AD的性能指標(biāo),2.轉(zhuǎn)換特性,電壓量轉(zhuǎn)換,電流量轉(zhuǎn)換,1.電源 FX2n-4AD的外接電源為24V，上下波動(dòng)不得超過2.4V,電流為55mA。,圖2 圖模擬量與數(shù)字量對(duì)應(yīng)曲線,第7章第5頁(yè)

4、,（１）4個(gè)輸入點(diǎn)可同時(shí)使用。（２）輸入電壓為-10V~+10V,如果絕對(duì)值超過15V，則可對(duì)單元造成損壞。（３）12位轉(zhuǎn)換結(jié)果以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存放。最大值2047，最小值-2048。（４）分辨率電壓為1/2000，5mV，電流為1/1000，20uA。（５）總體精度1%。（６）轉(zhuǎn)換速度6~15ms。,３．模擬量模塊的性能說(shuō)明,第7章第6頁(yè),４．BFM內(nèi)容含義,第7章第7頁(yè),第7章第8頁(yè),1、表中咖啡色的緩沖寄存器（BFM）中

5、的數(shù)據(jù)可通過TO指令改寫。其它BFM內(nèi)的數(shù)據(jù)可以使用PLC的FROM指令讀寫。,對(duì)BFM表的說(shuō)明:,2、在BFM#0中寫入十六進(jìn)制4位數(shù)字H××××進(jìn)行A/D模塊通道初始化，最低位數(shù)字控制CH1，最高位控制CH4。,3、× =0時(shí)設(shè)定輸入范圍為-10~10V，× =1時(shí)，設(shè)定輸入范圍為4m A~20mA,×=2時(shí)，設(shè)定輸入范圍為-20~20mA，× =3時(shí)關(guān)

6、斷通道。例如BFM#0=H3310則說(shuō)明CH1設(shè)定輸入范圍為-10V~+10V，CH2設(shè)定輸入范圍為4~20mA，CH3、CH4兩通道關(guān)閉。,第7章第9頁(yè),●當(dāng)BFM#20 被設(shè)置為1時(shí)，F(xiàn)X2n -4AD模塊所有的設(shè)置將復(fù)位為缺省值。,●如果BFM#21的（b1,b0）被設(shè)置為（1，0），則偏移量與增益值被保護(hù)，為了設(shè)置偏移量與增益值，（b1,b0）必須設(shè)為（1，0），缺省值為（0，1）。,●BFM#23和BFM#24的偏移量與增益值

7、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(dāng)?shù)腉-O（增益-偏移）位確定。,●BFM#23和BFM#24中的增益值和偏移量的單位是mV（或µA）。FX2n-4AD分辨率為5mV（或20µA）,為最小刻度。,５、調(diào)整偏移量與增益值,第7章第10頁(yè),,６、 BFM#29的狀態(tài)信息設(shè)置含義,,第7章第11頁(yè),6、BFM#30為緩沖器確認(rèn)碼，可用FROM指令讀出特殊功能塊的認(rèn)別號(hào)。FX2n-4AD單

8、元的確認(rèn)碼為K2010。,7、增益值與偏移量 增益與偏移是使用FX2n-4AD要設(shè)定的兩個(gè)重要參數(shù)，可使用輸入終端上的下壓按鈕開關(guān)來(lái)調(diào)整FX2n-4AD的增益與偏移，也可通過PLC的軟件進(jìn)行調(diào)整。,,,,FX2n-4AD增益與偏移狀態(tài)示意圖,第7章第12頁(yè),7.1.4　編程及應(yīng)用,,第7章第13頁(yè),FX2n-4AD的設(shè)置步驟,,,,,校對(duì)BFM30中的識(shí)別碼 K2010,,,,設(shè)置通道工作方式,,,設(shè)置平均值次數(shù),,判斷轉(zhuǎn)換

9、是否出錯(cuò),,,,輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果,第7章第14頁(yè),串行通信中，數(shù)據(jù)在兩個(gè)站之間是雙向傳送的，A 站可作為發(fā)送 端，B站作為接收端，也可以A站作為接受端，而B站作為發(fā)送端，串行通信可根據(jù)要求分為單工(Simplex)、半雙工(HalfDuplex)和全雙工(Full DupIeX)三種傳送方式。,7.2.1 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式,7.2 通信模塊及應(yīng)用,單工: 數(shù)據(jù)只按一個(gè)固定的方向傳送。半雙工: 每次只能

10、有一個(gè)站發(fā)送，即只能是由A發(fā)送到 B，或是由B發(fā)送到A，不能A和B同時(shí)發(fā)送。全雙工: 兩個(gè)站同時(shí)都能發(fā)送。,在串行通信中經(jīng)常采用非同步通信方式，即異步通信方式。所謂異步是指相鄰兩個(gè)字符數(shù)據(jù)之間的停頓時(shí)間是長(zhǎng)短不一的，在異步串行通信中，收發(fā)的每一個(gè)字符數(shù)據(jù)是由四個(gè)部分按順序組成的，如圖所示。,7.2.1 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式,起始位：標(biāo)志著一個(gè)新字節(jié)的開始。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)送一個(gè)低電平

11、信號(hào)，起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，接收設(shè)備檢測(cè)到這個(gè)邏輯低電平后就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號(hào)。,數(shù)據(jù)位：起始位之后就是5、6、7或8位數(shù)據(jù)位，IBM PC機(jī)中經(jīng)常采用7位或8位數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)數(shù)據(jù)位為0時(shí)，收發(fā)線為低電平，反之為高電平。,7.2.1 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式,奇偶校驗(yàn)位:用于檢查在傳送過程中是否發(fā)生錯(cuò)誤。若選擇偶校驗(yàn)，則各位數(shù)據(jù)位加上校驗(yàn)位使字符數(shù)據(jù)中為“1”的位為偶數(shù)；若選擇奇校驗(yàn)，其和將是奇數(shù)。奇偶校驗(yàn)位可有可無(wú)，可奇可偶。

12、,停止位:停止位是低電平，表示一個(gè)字符數(shù)據(jù)傳送的結(jié)束。停止位可以是一位、一位半或兩位。,在異步數(shù)據(jù)傳送中，CPU與外設(shè)之間必須有兩項(xiàng)規(guī)定：字符數(shù)據(jù)格式：即前述的字符信息編碼形式。 例如起始位占用一位，數(shù)據(jù)位為7位，一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，加上停止位，于是一個(gè)字符數(shù)據(jù)就由10個(gè)位構(gòu)成；也可以采用數(shù)據(jù)位為8位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位等格式。 波特率：即在異步數(shù)據(jù)傳送中單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。假如數(shù)據(jù)傳送的格式是

13、7位字符，加上奇校驗(yàn)位、一個(gè)起始位以及一個(gè)停止位，共10個(gè)數(shù)據(jù)位， 而數(shù)據(jù)傳送的速率是 960字符／s，則傳送的波特率為：l0×960=9600位/s=9600bps每一位的傳送時(shí)間即為波特率的倒數(shù)：Td=l/9600bps≈O.104ms要想通信雙方能夠正常收發(fā)數(shù)據(jù)，則必須有一致的數(shù)據(jù)收發(fā)規(guī)定。,7.2.1 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式,7.2.2異步串行通信接口,RS232C是電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(Electronics

14、 Industries Association)l962年公布的一種標(biāo)準(zhǔn)化接口。它采用按位串行的方式，傳遞的波特率規(guī)定為19200、9600、4800、2400、1200、 600、300等。在通信距離較近，波特率要求不高的場(chǎng)合可以直接采用，既簡(jiǎn)單又方便。但是，由于RS232C接口采用單端發(fā)送、單端接收，所以，在使用中有數(shù)據(jù)通信速率低、通信距離近(15m)、抗共模干擾能力差等缺點(diǎn)。,RS422接口采用差動(dòng)發(fā)送、差動(dòng)接收的工作方式，發(fā)

15、送器、接收器僅使用＋5V電源，因此，在通信速率、通信距離、抗共模干擾能力等方面，較RS232C接口都有了很大提高。 使用 RS422接口，最大數(shù)據(jù)通信速率可達(dá)l0Mbps(對(duì)應(yīng)通信距離為12m)，最大通信距離1200m (對(duì)應(yīng)通信速率為l0Kbps)。 RS485通信接口的信號(hào)傳送是用兩根導(dǎo)線之間的電位差來(lái)表示邏輯1和邏輯0的，這樣， RS485接口僅需兩根傳輸線就可完成信號(hào)的接收和發(fā)送任務(wù)。

16、 傳輸線也采用差動(dòng)接收、差動(dòng)發(fā)送的工作方式，而且輸出阻抗低、無(wú)接地回路問題，所以它的干擾抑制性很好，傳輸距離可達(dá)1200m，傳輸速率達(dá)l0Mbps。,7.2.2異步串行通信接口,7.2.3 FX2N與其他設(shè)備的通訊,PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)接,構(gòu)成PLC和計(jì)算機(jī)的綜合系統(tǒng)，可使PLC與計(jì)算機(jī)互補(bǔ)功能上的不足。 許多小型PLC都設(shè)有通訊模塊用于與其它PLC或計(jì)算機(jī)的通訊。如FX系列中有FX－232ADP、FX

17、－232AW，A系列中有AJ71C24、 AD51E、AOJ2－C214可用于此種通訊功能。 FX2系列PLC與通訊設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，由特殊寄存器D8120的內(nèi)容指定，交換數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)、地址用RS指令設(shè)置，并通過PLC的數(shù)據(jù)寄存器和文件寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。,1、通訊參數(shù)的設(shè)置,在兩個(gè)串行通訊設(shè)備進(jìn)行任意通訊前，必須設(shè)置相互可以辨認(rèn)的參數(shù)，這些參數(shù)是指如前所述的傳送數(shù)據(jù)的信息格式，包括起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止

18、位和波特率等。只有通訊雙方設(shè)置一致，才可進(jìn)行可靠通訊。在FX2N系列PLC中通過D8120的位組合方式選擇，其具體規(guī)定如表所示。,,通訊模式設(shè)置,,,,,,,b11,,模式（控制線）,,常規(guī),,單控,,,,,,,,,,,,b12,,對(duì)接信號(hào)類型,2,,無(wú),,H/W2,,,,,,,,,,,,b13,～,b15,,可取代,b8,～,b12,用于,FX,—,458,網(wǎng)絡(luò),,,,,,,,,,,,,,例如：D8120=0F9E H，其中0F9E

19、是數(shù)據(jù)，H表示是16進(jìn)制的數(shù)。則對(duì)應(yīng)的參數(shù)選擇如下。E=1110，即選擇7位數(shù)據(jù)、偶校驗(yàn)、2位停止9=1001，即選擇波特率為19200bpsF=1110, 即選擇起始字符、結(jié)束字符、硬件1型（H/W1）對(duì)接信號(hào)、單線模式控制0表示b12為0， 即硬件2型（H/W2）對(duì)接信號(hào)為OFF在通訊參數(shù)設(shè)定時(shí)，起始字符和結(jié)束字符可以根據(jù)用戶的需要自行設(shè)定，但必須注意的是將接受緩沖區(qū)的長(zhǎng)度與所要接受的最長(zhǎng)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度設(shè)定一致。,有關(guān)使用說(shuō)明

20、如下：,2、 串行通訊指令,串行通訊指令是利用RS (FUN80)與PLC的通訊適配器FX-232ADP進(jìn)行通訊控制的，實(shí)現(xiàn)PLC與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送與接受。指令形式如圖所示。其中[S]和[D]的操作數(shù)為D，m的操作數(shù)為K、H、D,n的操作數(shù)為K、H。,,使用本指令時(shí)注意：在信息接收時(shí)不能發(fā)送信息，此時(shí)如果執(zhí)行發(fā)送，發(fā)送將被推遲（M8121為ON）。傳送和接受緩沖區(qū)的大小決定每傳送一次信息所允許的最大數(shù)據(jù)量，緩沖區(qū)的大小可在下列情況下

21、修改。,發(fā)送緩沖區(qū)­­­——在發(fā)送之前，既M8122置1之前。接受緩沖區(qū)---------在信息接受完之后，既M8123置復(fù)位之后。另外，RS指令中自動(dòng)定義的軟元件如下：D8120——存放通訊參數(shù)。D8122——存放當(dāng)前發(fā)送信息中尚未發(fā)出的字節(jié)。D8123——存放接收信息中已接受的字節(jié)數(shù)。D8124——存放表示一條信息的起始字符串的ASCⅡ碼，缺省值為“STX”，（02）16D8125——存放

22、表示一條信息的結(jié)束字符串的ASCⅡ碼，缺省值為“ETX”，（03）16,2、 串行通訊指令,M8121——傳送延時(shí)標(biāo)志。為ON時(shí)表示傳送被延時(shí)，直到目前的數(shù)據(jù)接收操作完成。M8122——數(shù)據(jù)傳送觸發(fā)標(biāo)志。該標(biāo)志為ON時(shí)開始傳送數(shù)據(jù)。M8123——信息接收完畢標(biāo)志。該標(biāo)志為ON時(shí)表示一條信息接收完畢。M8124——載波檢測(cè)標(biāo)志。主要用于調(diào)制解調(diào)器通訊。M8161——8位操作或16位操作模式標(biāo)志。ON時(shí)8位操作，在各操作源或目標(biāo)元件

23、中只有低8位有效，OFF是16位操作。,2、 串行通訊指令,假如要將數(shù)據(jù)寄存器D100～D109中的數(shù)據(jù)按16位通訊傳送出去；并將接受的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到D000～D008中。編制的梯形圖如圖所示。,2、 串行通訊指令,,要想完全實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，還必須在計(jì)算機(jī)中有（或者編制）相應(yīng)的支持該P(yáng)LC通訊的驅(qū)動(dòng)程序，在計(jì)算機(jī)中做好相應(yīng)的設(shè)置才行。包括，端口設(shè)置、通訊模式設(shè)置、程序傳送、數(shù)據(jù)傳送、系統(tǒng)監(jiān)控等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不同，設(shè)置方式也不

24、同。只有熟悉相應(yīng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)才能做好相應(yīng)的設(shè)置。,2、 串行通訊指令,在較大規(guī)模的控制系統(tǒng)中，有時(shí)需要兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的PLC進(jìn)行控制。于是就需要PLC之間的相互配合，步調(diào)一致才能完成任務(wù)。如何實(shí)現(xiàn)它們的一致性工作，就需要PLC之間的通訊。 在FX2N系列中，可利用光纖并行通訊適配器FX2N—40AP／AW和雙絞線并行通訊適配器FX2N—40AW，可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)FX2N系列PLC間的自動(dòng)數(shù)據(jù)傳送，達(dá)到兩臺(tái)PLC并聯(lián)運(yùn)行的目的。

25、其原理圖如圖所示。,3、 PLC-PLC的通訊,,主站與從站之間可以是100／100點(diǎn)的ON/OFF的狀態(tài)信號(hào)和10字／10字的16位數(shù)據(jù)通訊。用于通訊的輔助繼電器為M800～M999，數(shù)據(jù)寄存器為D490～D509。當(dāng)主站的標(biāo)志M8070和從站的M8071都為ON時(shí)才能執(zhí)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)通訊，而且須在PLC處于STOP狀態(tài)時(shí)進(jìn)行。,3、 PLC-PLC的通訊,數(shù)據(jù)傳送使用PRUN（并行通訊指令），可把源數(shù)據(jù)傳送到指定的位元件區(qū)域，用專用的

26、標(biāo)志M8070和M8071來(lái)控制其傳送。 例如將主站X00～X17的狀態(tài)通過M800～M817傳送到從站。從站接收到信號(hào)后，如果M800和M810同時(shí)為ON時(shí)，從站向主站發(fā)出收到信號(hào)，置M900為ON。梯形圖如圖所示。,3、 PLC-PLC的通訊,上述數(shù)據(jù)傳送只是兩臺(tái)PLC之間的數(shù)據(jù)傳送。實(shí)際在工業(yè)控制中，對(duì)于多控制任務(wù)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，不可能單靠PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)或改進(jìn)機(jī)型來(lái)實(shí)現(xiàn)，于是就有多臺(tái)PLC相互連接形成的網(wǎng)絡(luò)。

27、,,數(shù)據(jù)傳送梯形圖,要想多臺(tái)PLC能連成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作，其硬件和軟件都要符合要求。 硬件上，一般要增加通訊模塊、通訊接口、終端適配器、網(wǎng)卡、集線器、調(diào)制解調(diào)器和必要的線纜等設(shè)備。 軟件上要求以特定的協(xié)議，開發(fā)出有一定功能的通訊程序和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中PLC的軟硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和配置。 如：三菱PLC的MELSEC NET/MINI網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)典型的代表。它是一個(gè)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的典

28、型集散控制系統(tǒng)。,3、 PLC-PLC的通訊,主要特點(diǎn)如下 ：1. MELSEC NET/MINI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)允許掛接64個(gè)子站，可以控制512個(gè)遠(yuǎn)程I／O點(diǎn)，同時(shí)對(duì)子站的模塊數(shù)沒有限制。2. 遠(yuǎn)程I／O站的輸入輸出點(diǎn)數(shù)設(shè)置范圍廣。用AOJ2時(shí)，可以8點(diǎn)輸入、8點(diǎn)輸出，也可以32點(diǎn)輸入、24點(diǎn)輸出；用A1N、A2N、A3N時(shí)則按需要配置I/O模塊。最大傳輸速度可大1.5Mbps。3. 具有豐富的通訊模塊，方便實(shí)現(xiàn)與不同系列的PLC之間