PLC外部设备指令模拟量模块应用与编程.ppt

案例六 plc与恒压供水系统设计知识点1plc外部设备指令 2课时 知识点2plc模拟量模块应用及编程 2课时 1 知识目标 1 熟悉plc在模拟量调节中的应用及相关应用指令 读写指令 2 了解恒压供水控制系统的工作原理与组成 了解系统中模拟量模块的功能 3 熟悉几种特殊模块的功能及使用 4 掌握特殊模块指令的使用方法2 能力目标 1 能够正确使用fx 2ad功能模块 2 能根据控制要求编写特殊功能模块控制程序 重点 plc读 写特殊功能模块指令 fx2n 2ad的使用难点 fx2n 2ad的使用与编程主要教学方法 案例教学法 任务教学法 plc模拟量调节模块的应用与编程方法 4课时 教学组织 案例应用背景与教学目标 10分钟 恒压供水系统组成与工作原理 15分钟 fx2n系列特殊功能模块介绍 10分钟 plc特殊功能模块指令功能与应用 10分钟 fx2n 2ad的使用 45分钟 fx2n 2ad的应用实例 35分钟 fx2n 2ad编程练习任务布置 10分钟 学生动手练习fx2n 2ad编程与老师巡回指导 20分钟 考核评价与任务总结 10分钟 知识扩展 模拟量输入模块fx2n 4ad简介与应用 15分钟 应用背景 本案例以plc 变频器为控制系统的核心 讨论大型建筑群供水系统压力的设计 本例以变频器pid控制一台泵进行变频调速 实现压力调节 根据用户需水情况 由plc自动控制其余的泵投入工频运行 确保系统的供水压力恒定 系统的组成及工作原理 系统的组成及工作原理 系统组成 plc 变频器 四台水泵 传感器 a d转换器 供水箱 交流接触器组及电磁阀组等 系统的压力控制用一台泵变频调速 其余泵工频运行来实现 当系统用水量少时 用一台泵变频调速可实现设定压力 0 1mpa 当用水量增加时 需要启动2台泵运行 一台变频调速 另一台工频运行 当用水量达到高峰时 需要启动三台泵共同运行 一台变频调速 两台工频运行 变频器的变频控制来自于变频器的pid控制 系统的组成及工作原理 系统的备用泵是当运行泵出现过热不能继续运行时调换用的 它既可变频运行 也可工频运行 当系统只有一台或两台泵运行时 泵运行一定时间后需要轮换操作 当系统用水量大幅波动时 变频器的频率也大幅变化 当超过上下限时也需要进行泵的增减操作 这些操作都需要用plc控制交流接触器组来实现 当系统启动时 供水箱需要有一定的水位 plc通过a d转换模块时刻监视供水箱的水位 当水位不足时 plc打开供水电磁阀 使水箱水位提高 当水位较高时 plc关闭供水电磁阀 fx2n系列特殊功能模块 fx2n 2ad plc要能够接受设备状态的参数如 速度 加速度 位移 压力 流量 温度等模拟量 必须通过a d转换模块将这些量转化为数字量 因此 fx2n 2ad是plc了解现场状态的重要模块之一 fx2n 2ad模数转换模块概述 fx2n 2ad模数转换模块受plc控制并将2点模拟量转换成12位的数字量 存到指定的缓冲区中 等待plc取走 fx2n 2ad既可以作为fx2n的模数转换模块 也可以作为fx0n和fx2nc的模数转换模块 它的两个通道既可以选择电压模拟量 也可以选择电流模拟量 但两个通道必须选择相同的模拟量 fx2n 2ad技术指标 freom与to指令 plc对fx2n 2ad的操作是通过from to两个功能指令进行 from是读指令 用于将模块fx2n 2ad转换好的数据传送到plc to指令用于将plc的指令如转换通道 转换时间及转换速度等控制信号写到fx2n 2ad的数据缓冲区中 实现plc与fx2n 2ad模块之间的自由通讯 freom与to指令 from 将编号为m1 0 7 的特殊功能模块内编号为m2 0 32767 开始的n个缓冲寄存器 bfm 的数据读入plc 并存入d开始的n个数据寄存器中 fromm1m2dn fromk1k29k4m0k1 x1 freom与to指令 接在plc基本单元右边扩展总线上的的功能模块从紧靠基本单元的那个开始 其编号依次为0 7 n是传送数据的字数 n 1 32 16位操作 或n 1 16 32位操作 freom与to指令 t0 将plc基本单元从s指定的元件开始的n个字的数据写到编号为m1的特殊功能模块中编号为m2开始的n个缓冲寄存器中 tom1m2sn tok1k12d0k1 x2 fx2n 2ad的使用 接线 fx2n 2ad有两个模拟量通道 必须同时接电压输入或电流输入 如果用电流输入 则vin和iin必须短接 如图中的第二通道 如果输入接电压 且电压有波动或外部接线中有干扰 可在vin和com之间接一0 1 0 47 f dc25v的滤波电容 如图中的第一通道 fx2n 2ad的使用 增益与偏置 一 出厂时的增益与偏置图19 3为fx2n 2ad出厂已经调好了增益和偏置 图a 为电压输入 输入的模拟量是0 10v 对应的数字量是0 4000 由于fx2n 2ad的数字量是12位 最大的12位数字量是4095 与其对应的模拟量是10 238v 电流输入时图b 输入的模拟量是4 20ma 而对应的数字量是0 4000 最大的12位数字量对应的模拟量是20 38ma 电压在10 10 238v 电流在20 20 380ma 数字量大于4000 4095部分可以通过软件设置不用而被忽略 应注意当v 15v时此单元有可能损坏 当i 60ma时此单元有可能损坏 fx2n 2ad出厂时的增益和偏置 fx2n 2ad的使用 增益与偏置的调整 二 当现场输入的模拟电压不是0 10v 电流不是4 20ma 需要进行增益与偏置的调整 偏置值和增益值的调整是根据实际的模拟输入值设定一个数字值 设定时需要用到电压发生器或电流发生器发出电压值或电流值 用fx2n 2ad的容量调节器调节数字量的大小 使之符合增益值和偏置值的要求如图19 4 fx2n 2ad的使用 增益与偏置的调整 fx2n 2ad的使用 增益与偏置的调整 一 增益调整电压增益调整 将电压发生器接至fx2n 2ad的电压输入端如图19 4a 增益值的调整图19 5b 电压发生器确定0v或5v 通过旋转a d增益容量调节器 数字量分别调到0或4000 即改变了电压增益的大小 电流增益调整 将电流发生器接至fx2n 2ad的电流输入端如图19 4b 增益值的调整图19 5d 电流发生器确定0ma或10ma 调整a d增益容量调节器 数字量分别调到0或4000 也就改变了电流增益 输出的数字量为0 4000 这些设置都是从获得最大分辨率的角度来考虑的 对于同样的输入量 如果输出值设置的小于4000 将使分辨率降低 fx2n 2ad的使用 增益与偏置的调整 fx2n 2ad的使用 增益与偏置的调整 二 偏置调整当现场输入的模拟量电压不是0 10v 而是1 0 10v 电流不是4 20ma 而是5 20ma或其他什么值时 为了得到最大分辨率 可进行偏置调整 偏置调整就是将输入的电压模拟量为1 0v时输出的数字量调整为0 将输入的电流模拟量为5ma时输出的数字量调整为0 偏置调整也要用到图19 4的电压发生器或电流发生器 调整方法同上 调整时要注意以下几点 1 两个通道ch1和ch2的增益调整和偏置调整是同时完成的 两个通道互相影响 2 数字值不稳定时 用几次数值平均法设置增益或偏置值 3 当增益和偏置调整时 按增益 偏置顺序反复调节 fx2n 2ad的使用 缓冲区分配 fx2n 2adbfm分配表 表19 2 是在fx2n 2ad内部专门留出的与plc进行通讯的存储区域 在这个区域内 存放转换好的12位数字量 存放来自plc对该模块转换开始的命令和转换通道的命令 bfm 0的b7 b0位存放转换好的数字量的低8位 其b15 b8位未使用 bfm 1的b3 b0位存放转换好的数字量的高4位 其b15 b4位未使用 bfm 2 16未使用 bfm 17的b1位 确定模拟量转换开始位 上升沿 b1 0 1模拟量转换开始 bfm 17的b0位 通道选择 b0 0通道1即ch1模拟量转换 b0 1通道2即ch2模拟量转换 fx2n 2ad的应用实例 fx2n 2ad模块的两个通道均要接转换的模拟量 通道1 x10 通道2 x11 通道1转换的数据存到d26中 通道2转换的数据存到d46中 当采样值不稳定时 采用数值平均法以滤去高频干扰 平均次数为10 通道1的平均值放在d26中 通道2的平均值放在d46中 计算平均程序梯形图如图19 7所示 为了计算10次采样平均值 开辟了两个数据栈区 第一个栈区d20 d11 存放第一通道的10次采样值 第二个栈区d40 d31 存放第二通道的10次采样值 每次采样数据的存放采用字左移指令 将最新采样的值放入栈顶 栈底的数据自然丢失 10次采样平均值的计算使用循环指令 循环10次 将栈区的10个数据依次相加后平均 图中第一个梯阶完成plc向fx2n 2ad发布通道转换命令 b0 0 b1 0 第一通道 b1 0 1转换开始命令 接着plc向fx2n 2adbfm 0 1缓冲区取出转换好的数据放进d10中 接下来将d10压入第一栈区的栈顶 执行字左移指令 调用平均计算子程序p1 最后将计算好的平均值放在d26中 图中第二个梯阶完成plc向fx2n 2ad发布通道转换命令 b0 1 b1 0 第二通道 b1 0 1转换开始命令 接着plc向fx2n 2adbfm 0 1缓冲区取出转换好的数据放进d30中 接下来将d30压入第二栈区的栈顶 执行字左移指令 调用平均计算子程序p2 最后将计算好的平均值放在d46中 子程序p1是完成通道1前10个采样数据平均值计算的程序 子程序p2是完成通道2前10个采样数据平均值计算的程序 fx2n 2ad的应用实例整体程序 练一练 fx2n 2ad的应用 假设某系统控制要求如下 1 当输入x0为1时 需要将模拟量输入1进行a d转换 并将转换结果读入到plc的数据寄存器d100中 2 当输入x1为1时 需要将模拟量输入2进行a d转换 并将转换结果读入到plc的数据寄存器d101中 编写plc控制程序 练一练 fx2n 2ad的应用 ldx0tok0k17h0000k1 bfm17bit0写入0选择通道1tok0k17h0002k1 bfm17bit1写入1启动a d转换fromk0k0k2m100k2 bfm0 1数据读入m100 m131movk4m100d100 数据传送到d100ldx1t0k0k17h0001k1 bfm17bit0写入1选择通道2tok0k17h0003k1 bfm17bit1写入1启动a d转换fromk0k0k2m100k2 bfm0 1数据读入m100 m131movk4m100d101 数据传送到d101 模拟量输入模块fx2n 4ad简介 fx2n 4ad 模数转换模块四个输入通道12位数字量 14 2 2fx2n 4ad与外部的连接 fx2n 4ad与电压信号的连接采用电缆使用双绞屏蔽电缆 若存在干扰和波动 可在电压输入端接一个0 1 0 47 f的滤波电容 fx2n 4ad与电流信号的连接 将v 和i 连在一起 如果电缆存在很大的电气干扰可将模块的外壳接地端与fx2n 4ad的接地端相连 缓冲存储器 bfm 的分配 一 通道初始化 0 表示该通道为电压输入 范围 10 10v1 表示该通道为电流输入 范围 4 20ma2 表示该通道为电流输入 范围 20 20ma3 通道关闭off例如 向bfm 0送入h0312 第一通道2表示电流输入 范围 20 20ma 第二通道1表示电流输入 范围 4 20ma 第三通道3表示关闭 不用 第四通道0表示电压输入 范围 10 10v 各通道数字表示如下 二 模数转换速度 bfm 15中可以输入0或1 来改变模数转换速度 0 正常速度 转换时间为15ms 通道 1 高速转换 转换时间为6ms 通道注意 高速转换时尽量少用from to指令 以免影响转换速度 当改变了转换速度以后内部立即将bfm 1 4复位为默认值8 三 增益和偏置的调整 1 当bfm 20写入k1以后 该模块所有的设置将复位成默认值2 bfm 21的 b1 b0 的值决定增益和偏置的值能否进行调整 b1 b0 的值为 1 0 时 禁止调整 b1 b0 的值为 0 1 时 可以调整 3 bfm 22的低8位决定四个通道中哪一个进行增益和偏置的调整 每个通道2位 g 表示增益 o 表示偏置 其角标表示通道数 如 g4 1 o4 1 表示第四通道进行增益和偏置的调整 bfm 23 bfm 24为bfm 22设置的通道提供偏置值和增益值 如bfm 22中设置o3 1 g3 1 在bfm 23写入k0 在bfm 24中写入2500 则将通道3的偏置设为0 将通道3的增益设为2500 bfm 23和bfm 24中的偏置值和增益值的单位是mv或 a 考虑模块的分辨率是5mv或20 a 则bfm 23和