PLC綜合應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目6的任務(wù)1

PLC綜合應(yīng)用技術(shù)2021/5/91項(xiàng)目6PLC對(duì)模擬量的控制任務(wù)1PLC如何實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的采集2021/5/92知識(shí)引入在過(guò)程控制系統(tǒng)中，需要對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量進(jìn)行采集、運(yùn)算，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果實(shí)施對(duì)系統(tǒng)的控制。PLC的基本單元只能對(duì)數(shù)字量進(jìn)行控制。如何實(shí)施對(duì)模擬量的控制？這需要引入PLC的特殊功能模塊FX2N-4AD來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求。2021/5/93

任務(wù)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(jìn)行處理。要完成該任務(wù)，必須具備以下知識(shí)：1．熟悉模擬量輸入模塊FX2N-4AD的性能指標(biāo)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(xiě)。2021/5/94相關(guān)知識(shí)

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(hào)、操作數(shù)及程序步長(zhǎng)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(xiě)指令指令名稱助記符/功能號(hào)操作數(shù)程序步長(zhǎng)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(guān)知識(shí)2）指令說(shuō)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(shuō)明。圖6-1特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀出指令功能說(shuō)明當(dāng)X1=ON，該特殊功能模塊指令FROM開(kāi)始執(zhí)行，將從編號(hào)為m1的特殊功能模塊內(nèi)的緩沖寄存器（BFM）編號(hào)為m2開(kāi)始的n個(gè)數(shù)據(jù)讀入到PLC基本單元，并存入[D]指定元件中的n個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中。m1是特殊功能模塊號(hào)：m1=0～7。m2是緩沖寄存器首元件號(hào)：m2=0～31。n是待傳送數(shù)據(jù)的字?jǐn)?shù)：n=1～32。2021/5/96相關(guān)知識(shí)接在FX2N基本單元右邊擴(kuò)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(jì)數(shù)器單元等），從最靠近基本單元那個(gè)開(kāi)始，順次編號(hào)為0～7。如圖6-2所示。圖6-2特殊功能模塊連接編號(hào)

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(hào)為#0；特殊功能模塊FX2N-1HC是2相50HZ高速計(jì)數(shù)模塊，編號(hào)為#1；特殊功能模塊FX2N-4DA是4通道模擬量輸出模塊，編號(hào)為#2；輸出模塊FX2N-8EYT是擴(kuò)展單元，不能占用編號(hào)。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(wù)實(shí)施圖6-3特殊功能模塊數(shù)據(jù)讀操作2021/5/98相關(guān)知識(shí)

特殊功能模塊數(shù)據(jù)寫(xiě)入指令TO（FNC79）1）指令格式該指令的指令名稱、助記符、功能號(hào)、操作數(shù)及程序步長(zhǎng)如表6-2所示。表6-2特殊功能模塊數(shù)據(jù)寫(xiě)入指令表1．特殊功能模塊讀寫(xiě)指令指令名稱助記符/功能號(hào)操作數(shù)程序步長(zhǎng)備注m1m2［D·］n特殊功能模塊數(shù)據(jù)寫(xiě)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(guān)知識(shí)2）指令說(shuō)明特殊功能模塊寫(xiě)數(shù)據(jù)指令是PLC對(duì)特殊功能模塊緩沖器BFM寫(xiě)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(xiě)入指令功能說(shuō)明。圖6-4特殊功能模塊寫(xiě)數(shù)據(jù)指令功能說(shuō)明當(dāng)X0=ON時(shí)，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(hào)單元特殊功能模塊的BFM29號(hào)中，傳送字?jǐn)?shù)為1個(gè)。m1是特殊功能模塊號(hào)：m1=0～7。m2是緩沖寄存器首元件號(hào)：m2=0～31。n是待傳送數(shù)據(jù)的字?jǐn)?shù)：n=1～32（16位）；n=1～16（32位）。在FROM和TO指令執(zhí)行過(guò)程中，若M8028=ON，允許中斷；若M8028=OFF，禁止中斷，輸入中斷或定時(shí)器中斷將不能被執(zhí)行。2021/5/910相關(guān)知識(shí)

FX2N-4AD的電路接線FX2N-4AD是模擬量輸入模塊，有四個(gè)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(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，即將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，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(gè)緩沖寄存器（BFM），用來(lái)與主機(jī)FX2N主單元PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，每個(gè)緩沖寄存器的位數(shù)為16位。FX2N-4AD與FX2N主機(jī)連接通過(guò)擴(kuò)展電纜。而四個(gè)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(guān)知識(shí)

圖6-5FX2N-4AD模擬量輸入模塊平面圖2021/5/912相關(guān)知識(shí)

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(guān)知識(shí)

FX2N-4AD的性能指標(biāo)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(biāo)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(guān)知識(shí)

圖6-7FX2N-4AD模擬量輸入波形2021/5/915相關(guān)知識(shí)

②模擬量模塊輸出的有關(guān)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(xiàng)目電壓輸入電流輸入電壓或電流輸入的選擇基于對(duì)輸入端子的選擇，一次可同時(shí)使用4個(gè)輸入點(diǎn)模擬輸入范圍DC：-10V～+10V（輸入阻抗：200KΩ）。（注意：如果輸入電壓超過(guò)±15V，單元會(huì)被損壞）DC：-20mA～+20mA（輸入阻抗：250Ω）。（注意：如果輸入電流超過(guò)±32mA，單元會(huì)被損壞）數(shù)字輸出12位的轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼方式存儲(chǔ)，最大值：+2047；最小值：-2048。分辨率5mV（10V默認(rèn)范圍：1/2000）20μA（20mA默認(rèn)范圍：1/1000）總體精度±1%（對(duì)于-10V～+10V的范圍）±1%（對(duì)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(guān)知識(shí)

緩沖寄存器（BFM）FX2N-4AD緩沖寄存器（BFM）的含義如表6-4所示。見(jiàn)教材P116~117所示。緩沖寄存器（BFM）中參數(shù)設(shè)置說(shuō)明1）通道選擇在BFM#0中寫(xiě)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，最高位數(shù)字控制CH4，各位數(shù)字的含義如下：×=0時(shí)，設(shè)定輸入范圍為-10V～+10V；×=1時(shí)，設(shè)定輸入范圍為4mA～20mA；×=2時(shí)，設(shè)定輸入范圍為-20mA～+20mA；×=3時(shí)關(guān)閉通道。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4mA～20mA；CH3、CH4兩通道關(guān)閉。2）模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換速度設(shè)置通過(guò)在FX2N-4AD的#15號(hào)緩沖寄存器中寫(xiě)入0或1來(lái)控制A/D轉(zhuǎn)換速度。注意一點(diǎn)，若要求高速轉(zhuǎn)換，盡可能少使用FROM和TO指令。2021/5/917相關(guān)知識(shí)

3）調(diào)整偏移量與增益值當(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，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(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。通道可以是初始值，也可以為同一個(gè)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(rèn)碼，可用FORM指令讀出特殊功能塊的識(shí)別號(hào)。FX2N-4AD單元的確認(rèn)碼（識(shí)別號(hào)）為K2010。2021/5/918相關(guān)知識(shí)

5）BFM#29的狀態(tài)位信息設(shè)置含義如表6-5所示表6-5BFM#29狀態(tài)位信息表BFM#29ONOFFb0：錯(cuò)誤當(dāng)b1～b4為ON時(shí)，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(wú)錯(cuò)誤b1：偏移量與增益值錯(cuò)誤偏移量與增益值修正錯(cuò)誤偏移量與增益值正常b2：電源不正常24VDC錯(cuò)誤電源正常b3：硬件錯(cuò)誤A/D或其他硬件錯(cuò)誤硬件正常b10：數(shù)字范圍錯(cuò)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(cuò)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(shè)置為（1、0）#21緩沖寄存器的（b1、b0）設(shè)置為（0、1）2021/5/919相關(guān)知識(shí)

6）偏移量與增益值偏移與增益是使用FX2N-4AD要設(shè)定的兩個(gè)重要參數(shù)，可使用PLC輸入終端上的下壓按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整FX2N-4AD的偏移與增益，也可以通過(guò)PLC的軟件進(jìn)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(guān)知識(shí)

增益值決定了校準(zhǔn)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(zhǔn)線的位置，其中(d)為負(fù)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(dú)立或一起設(shè)置，合理的偏移范圍是-5V～+5V（或-20mA～+20mA