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第8章 PLC的功能模块教学提示：FX2N系列PLC除了常用机型和扩展单元外，还有大量种类多、功能全的特殊功能模块，以更好地满足各种工业对象控制的需要。FX2N系列可编程控制器的特殊功能模块主要有模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度输入/控制模块、高速计数模块、可编程凸轮控制器模块等。教学要求：在自动控制系统设计使用特殊功能模块首先应熟悉各功能模块的功能及型号，以便在不同的应用场合正确选用不同的模块。使用特殊功能模块应重点掌握特殊功能模块与PLC的连接要求和PLC与特殊功能模块之间的读/写操作方式，以及特殊功能模块的编程使用方法。8.1 功能模块概述 随着PLC应用范围的扩大，各PLC制造厂家在提高PLC主机性能的同时，还开发了专门用途的功能模块，以满足各种工业控制的特定需要。这些模块包括：高速计数器模块、定位控制模块、A/D和D/A模块、PID模块、PLC网络模块、PLC与计算机通信模块、中断控制模块、温度传感器输入模块、BASIC模块、语音输出模块等。本章着重介绍几种FX2N系列PLC常用的特殊功能模块。8.1.1 特殊功能模块的类型及用途FX2N系列PLC有多种专用功能模块，使FX2N系列PLC的应用更加方便和有效。常用特殊功能模块如表8.1所示。表8.1 FX2N特殊功能模块表名 称型 号名 称型 号模拟量输入模块FX2N-2AD高速计数模块FX2N-1HC模拟量输入模块FX2N-4AD脉冲发生器模块FX2N-1PG模拟量输入模块FX2N-8AD定位控制单元FX2N-10GM温度输入模块FX2N-4AD-PT定位控制单元FX2N-20GM温度输入模块FX2N-4AD-TC通信接口FX2N-232-BD模拟量输出模块FX2N-2DA通信接口FX2N-485-BD模拟量输出模块FX2N-4DA通信接口FX2N-422-BD温度控制模块FX2N-2LC接口模块FX2N-2321F1模拟量输入模块模拟量输入模块用于接受流量、温度和压力等传感设备送来的标准模拟量电压、电流信号，并将其转换为数字信号供PLC使用。FX2N系列可编程控制器的模拟量输入模块主要包括：FX2N-4AD（4通道模拟量输入模块），FX2N-2AD（2通道模拟量输入模块），FX2N-4AD-PT（4通道热电阻PT-100温度传感器用模拟量输入模块），FX2N-4AD-TC（4通道热电偶J型和V型温度传感器用模拟量输入模块）等。2模拟量输出模块 模拟量输出模块用于需模拟量驱动的系统。经PLC运算输出的数字量经过模拟量输出模块转换为标准模拟量输出。FX2N系列可编程控制器的模拟量输出模块主要包括FX2N-4DA（4通道模拟量输出模块）、FX2N-2DA（2通道模拟量输出模块）等。3脉冲输出模块脉冲输出模块可输出脉冲串，主要用于对步进电机或伺服电机的驱动控制，实现一点或多点定位控制。与FX2N系列PLC配套使用的脉冲输出模块有FX2N-1PG、FX-10GM、FX-20GM等型号。脉冲输出模块是一种采用定位专用语句（cod命令）和序列语句的高性能定位模块，最高输出频率为200Kpps。FX-10GM可进行1轴控制，FX-20GM可进行2轴控制或具有直线插补、圆弧插补的2轴控制。FX-10GM、FX-20GM模块可独立使用，也可与FX2N系列PLC通过FX2N-CNV-IF型接口连接。4高速计数模块PLC中普通的计数器由于受到扫描周期的限制，其最高的工作频率一般仅有十几千赫兹，而在工业应用中有时超过这个工作频率。高速计数模块则可对几十千赫兹、甚至上兆赫兹的脉冲计数。因此FX2N除内部设有高速计数器外，系统还配有FX2N-1HC高速计数器模块，可作为2相50kHz通道的高速计数，通过PLC的指令或外部输入可进行计数器的复位或启动。5可编程凸轮控制器在机械传动控制中经常要对角位置检测，在不同的角度位置时发出不同的导通、关断信号。过去采用机械凸轮开关，机械式开关虽精度高但易磨损。FX2N-1RM-SET可编程凸轮开关可取代机械凸轮开关实现高精度角度位置检测。配套的转角传感器电缆长度最长可达100m。应用时与其它可编程凸轮开关主体、无刷分解器等一起可进行高精度的动作角度设定和监控，其内部有EEPROM，无需电池，可储存8种不同的程序。可编程凸轮开关可接在FX2N上，也可单独使用。FX2N最多可接2块。它在程序中占用PLC8个I/O点。6PID过程控制模块FX2N-2LC温度调节模块应用在温度控制系统中。该模块配有2通道的温度输入和2通道晶体管输出，即一块模块能组成两个温度调节系统。模块提供了自调节的PID控制和PI控制，控制的运行周期为500ms，占用8个I/O点数，可用于FX1N、FX2N、FX2NC子系列。8.1.2 特殊功能模块的安装及应用1模块的连接与编号当PLC与特殊功能模块连接时，数据通讯是通过FROM/TO指令实现的。为了使PLC能够准确地查找到指定的功能模块，每个特殊功能模块都有一个确定的地址编号，编号的方法是从最靠近PLC基本单元的那一个功能模块开始顺次编号，最多可连接8台功能模块（对应的编号为07号），其中PLC的扩展单元不记录在内。FX2N-48MR基本单元通过扩展总线与特殊功能模块（模拟量输入模块FX2N-4AD、模拟量输出模块FX2N -4DA、温度传感器模拟量输入模块FX2N -4AD-PT）、高速计数模块连接，当各个控制单元连接好后，各特殊功能模块的编号也就确定了，如图8.1所示。 图8.1 FX2N-48MR功能模块连接示意图2FX2N PLC与特殊功能模块之间的读/写操作FX2N系列PLC与特殊功能模块之间的通讯通过FROM/TO指令执行。FROM指令用于PLC基本单元读取特殊功能模块中的数据；TO指令用于PLC基本单元将数据写到特殊功能模块中。读、写操作都是针对特殊功能模块的缓冲寄存器BFM进行的。1）特殊功能模块读指令 特殊功能模块读指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表8.2所示。表8.2 特殊功能模块读指令要素指令名称助记符指令代码操 作 数程序步m1m2Dn读指令FROMFNC78K、Hm107K、Hm203lKnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZK、Hn132FROM 9步（D）FROM 17步图8.2是FROM指令的使用说明。图中指令将编号为m1的特殊功能模块的缓冲寄存器（BFM）中编号从m2开始的n个数据读入到PLC中，并存储于PLC中以D开始的n个数据寄存器内。指令所涉及的存储单元说明如下： m1特殊功能模块号m107；m2特殊功能模块的缓冲寄存器（BFM）首元件编号m2031；D指定存放在PLC中的数据寄存器首元件号；n指定特殊功能模块与PLC之间传送的字数：16位操作时n132，32位操作时n116。图8.2 FROM指令格式2）特殊功能模块写指令 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表8.3所示。表8.3 特殊功能模块写指令要素指令名称助记符指令代码操 作 数程序步m1m2Sn写指令T0FNC79K、Hm107K、Hm2031KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z、K、HK、Hnl32FROM 9步（D）FROMl7步TO指令是将PLC中指定的以S元件为首地址的n个数据，写到编号为m1的特殊功能模块，并存入该特殊功能模块中以m2为首地址的缓冲寄存器（BFM）内。TO指令的梯形图格式如图8.3所示。指令涉及的存储单元说明如下：m1特殊功能模块号m107；m2特殊功能模块缓冲寄存器（BFM）首元件编号m2031；S PLC中指定读取数据的首元件号；n指定特殊功能模块与PLC之间传送的字数：16位操作时n132，32位操作时n116。图8.3 TO指令格式在执行FROM/TO指令时，FX2N用户可以立即中断，也可以等到当前输入输出指令完成后再中断。这一功能的实现是通过M8082来完成的，M8082OFF禁止中断，M8082ON允许中断。8.2 模拟量输入模块在工业生产过程中，除了有大量的通/断（开/关）信号以外，还有大量的连续变化的信号，例如温度、压力、流量、湿度等。通常先用各种传感器将这些连续变化的物理量变换成电压或电流信号，（一般来说，PLC模拟量输入的电压范围为15V或1010V，电流范围为420mA或2020mA），然后再将这些信号连接到适当的模拟量输入模块的接线端上，经过A/D功能模块内的模数转换器，最后将数据传入PLC内。本节主要以FX2N-4AD为例介绍模拟量输入模块。8.2.1 性能参数1FX2N-4AD技术指标FX2N -4AD为12位高精度模拟量输入模块，具有4输入A/D转换通道，输入信号类型可以是电压（1010V）、电流（2020mA）和电流（420mA），每个通道都可以独立地指定为电压输入或电流输入。FX2N系列PLC最多可连接8台FX2N -4AD。FX2N -4AD的技术指标如表8.4所示。表8.4 FX2N-4AD的技术指标项 目电 压 输 入电 流 输 人4通道模拟量输入。通过输入端子变换可选电压或电流输入模拟量输入范围DC1010V（输入电阻200kW）绝对最大输入15VDC2020mA（输入电阻250W）绝对最大输入32mA数字量输出范围带符号位的16位二进制（有效数值11位）。数值范围20482047分辨率5mV（10Vl/ 2000）20mA （20mAl/1000）综合精确度1%（在1010V范围）1%（在2020mA范围）转换速度每通道15mS（高速转换方式时为每通道6mS）隔离方式模拟量与数字量间用光电隔离。从基本单元来的电源经DC/DC转换器隔离。各输入端子间不隔离模拟量用电源DC24V 10% 55mAIO占有点数程序上为8点（作输入或输出点计算），由PLC供电的消耗功率为5V ，30mA2端子连接 图8.4是模拟量输入模块FX2N -4AD的端子接线图。当采用电流输入信号或电压输入信号时，端子的连接方法是不一样的。输入的信号范围应在FX2N -4AD规定的范围之内。图8.4 FX2N-4AD接线图3. 缓冲寄存器及设置模拟量输入模块FX2N -4AD的缓冲寄存器BFM是特殊功能模块工作设定及与主机通讯用的数据中介单元，是FROM/TO指令读和写的操作目标。FX2N -4AD的缓冲寄存器区由32个16位的寄存器组成，编号为BFM031。1）缓冲寄存器（BFM）编号FX2N -4AD模块BFM的分配表见表8.5.表8.5 FX2N-4AD模块BFM分配表BFM内 容*#0通道初始化 缺省设定值H0000*#1CH1平均值取样次数（取值范围14096） 默认值8*#2CH2*#3CH3*#4CH4#5CH1分别存放4个通道的平均值#6CH2#7CH3#8CH4#9CH1分别存放4个通道的当前值#10CH2#1lCH3#12CH4#13#14#16#19保留#15A/D转换速度的设置当设置为0时，A/D转换速度为15ms/ch，为默认值当设置为1时，A/D转换速度为6ms/ch，为高速值*#20恢复到默认值或调整值 默认值0*#2l禁止零点和增益调整 缺省设定值=0，1（允许）*#22零点（Offset）、增益（Gain）调整b7b6b5b4b3b2b1b0G4O4G3O3G2O2G1O1*#23零点值 缺省设定值0*#24增益值 缺省设定值5000#25#28保留#29出错信息#30识别码K2010#3l不能使用注：带*号的缓冲寄存器中的数据可由PLC通过TO指令改写。改写带*号的BFM的设定值就可以改变FX2N-4AD模块的运行参数，调整其输入方式、输入增益和零点等。从指定的模拟量输入模块读入数据前应先将设定值写入，否则按缺省设定值执行。PLC用FROM指令可将不带*号的BFM内的数据读入。2）缓冲寄存器（BFM）的设置(1) 在BFM #0中写入十六进制4位数字H0000使各通道初始化，最低位数字控制通道CH1，最高位控制通道CH4。H0000中每位数值表示的含义如下：位（bit）0：设定输入范围1010V；位（bit）1：设定输入范围420mA；位（bit）2：设定输入范围2020mA；位（bit）3：关闭该通道。例如：BFM#0H3310，则CH1：设定输入范围1010VCH2：设定输入范围420mACH2、CH4：关闭该通道(2) 输入的当前值送到BFM#9#12，输入的平均值送到BFM#5#8。(3) 各通道平均值取样次数分别由BFM#1#4来指定。取样次数范围从14096，若设定值超过该数值范围时，按缺省设定值8处理。(4) 当BFM#20被置1时，整个FX2N-4AD的设定值均恢复到缺省设定值。这是快速地擦除零点和增益的非缺省设定值的方法。(5) 若BFM#21的b1、b0分别置为1、0，则增益和零点的设定值禁止改动。要改动零点和增益的设定值时必须令b1、b0的值分别为0、1。缺省设定为0、1。 零点：数字量输出为0时的输入值。 增益：数字输出为1000时的输入值。(6) 在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G、O（增益零点）位的状态来指定。例如：若BFM#22的G1、O1位置1，则BFM#23和#24的设定值即可送入通道1的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一调整，也可独立调整。 (7) BFM#30中存的是特殊功能模块的识别码，PLC可用FROM指令读入。FX2N -4AD的识别码为K2010。用户在程序中可以方便地利用这一识别码在传送数据前先确认该特殊功能模块。(8) BFM#29中各位的状态是FX2N -4AD运行正常与否的信息。BFM#29中各位表示的含义见表8.6所示。表8.6 BFM#29中各位的状态信息BFM#29的位ONOFFb0当b1b3任意为ON时无错误b1表示零点和增益发生错误零点和增益正常b2DC24V电源故障电源正常 b3A/D模块或其他硬件故障硬件正常b4b9未定义b10数值超出范围-2048+2047数值在规定范围b 11平均值采用次数超出范围14096平均值采用次数正常b 12零点和增益调整禁止零点和增益调整允许b 13b15未定义8.2.2 应用举例【例8-1】FX2N -4AD模拟量输入模块连接在最靠近基本单元FX2N -48MR的地方，如图8.1所示。仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道，计算4次取样的平均值，结果存入PLC的数据寄存器D0和D1中。解：由图8.1知，FX2N -4AD模拟量输入模块编号为0号。按照控制要求设计的梯形图及有关注释如图8.5所示。图8.5 例8-1的梯形图【例8-2】 FX2N -4AD模拟量输入模块连接如图8.1所示。试通过程序对模拟量输入模块FX2N -4AD的通道CH1进行零点和增益的调整，要求通道CH1为电压量输入通道，通道CH1的零点值调整为0V，增益值调整为2.5V。解：模拟量模块的零点和增益的调整可以通过手动或程序进行。在工业自动控制系统的应用中，采用程序控制调整是非常有效的方法。由特殊功能模块的地址编号原则可知，FX2N -4AD模拟量输入模块编号为0号。相关的程序及说明见图8.6所示。图8.6 例8-2梯形图8.3 模拟量输出模块在工业生产过程中，有些现场设备需要用模拟电压或电流作为给定信号或驱动信号。例如：直流调速装置和交流变频调速装置的给定信号就需要一个模拟电压或电流信号，PLC模拟量输出模块（D/A功能模块）的输出端就能根据需要提供这种电压信号或电流信号。本节主要以FX2N-4DA为例介绍模拟量输出模块。8.3.1 性能参数1. FX2N-4DA技术指标FX2N-4DA为12位高精度模拟量输出模块，具有4输出D/A转换通道，输出信号类型可以是电压（1010V）、电流（020mA）和电流（420mA），每个通道都可以独立的指定为电压输出或电流输出。FX2N系列可编程控制器最多可连接8台FX2N-4DA。FX2N-4DA的技术指标如表8.7表示。 表8.7 FX2N-4DA技术指标项 目电压输出电流输出4通道模拟量输出。根据电流输出还是电压输出，对端子进行设置模拟量输出范围DC1010V（外部负载电阻1kW1MW）DC420mA（外部负载电阻500 W以下）数字输入电压20482047电流01024分辨率5mV（10Vl/2000）20mA （20mAl/1000）综合精确度满量程10V的1%满量程20mA的1%转换速度2.1mS（4通道）隔离方式模拟电路与数字电路间有光电隔离。与基本单元间是DC/DC转换器隔离。通道间没有隔离模拟量用电源DC24V10% 130mAI/O占有点数程序上为8点（作输入或输出点计算），由PLC供电的消耗功率为5V，30mA2. 端子连接模拟量输出模块FX2N-4DA的端子接线如图8.7所示。采用电流输出或电压输出接线方法不同，输出负载的类型、电压、电流和功率应在FX2N-4DA规定的范围之内。图8.7 FX2N-4DA接线图3. 缓冲寄存器及设置模拟量功能模块FX2N-4DA的缓冲寄存器BFM由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0#31。1）缓冲寄存器（BFM）编号FX2N-4DA 模块的BFM分配如表8.8所示。表8.8 FX2N-4DA模块BFM分配表BFM内 容* # 0（E）模拟量输出模式选择 缺省值H0000* # 1CH1输出数据* # 2CH2输出数据* # 3（E）输出保持或回零 缺省值H0000# 4、# 5保留* # 6（E）CH1、CH2的零点和增益设置命令，初值为H0000* # 7CH1的零点值单位：mV或mA例：采用输出模式3时各通道的初值：零点值0 增益值5000* # 8CH1的增益值* # 9CH2的零点值* # 10CH2的增益值# 11、# 12保留* # 13（E）初始化 初值0* # 14（E）I/O特性调整禁止，初值1# 2# 28保留# 29出错信息# 30识别码K3010# 3l保留注：带*号的BFM缓冲寄存器可用TO指令将数据写入。带E表示数据写入到EEPROM中，具有断电记忆。2）缓冲寄存器（BFM）的设置(1) BFM#0中的4位十六进制数H0000分别用来控制4个通道的输出模式，由低位到最高位分别控制CH1、CH2、CH3和CH4。在H0000中：位（bit） 0时，电压输出（1010V）；位（bit） 1时，电流输出（420mA）；位（bit） 2时，电流输出（020mA）。例如：H2110表示CH1为电压输出（1010V），CH2和CH3为电流输出（420mA），CH4为电流输出（020mA）。(2) 输出数据写在BFM#1到BFM#4。其中：BFM#1为CH1输出数据（缺省值 0）；BFM#2为CH2输出数据（缺省值 0）；BFM#3为CH3输出数据（缺省值 0）；BFM#4为CH4输出数据（缺省值 0）。 (3) PLC由RUN转为STOP状态后，FX2N-4DA的输出是保持最后的输出值还是回零点，取决于BFM#5中的4位十六进制数值，其中0表示保持输出值，1表示恢复到0。例如： H1100CH4回零，CH3回零，CH2保持，CH1保持； H0101CH4保持，CH3回零，CH2保持，CH1回零。(4) BFM#8和#9为零点和增益调整的设置命令，通过#8和#9中的4位十六进制数指定是否允许改变零点和增益值。其中：（a） （b）图8.8 BFM#8和#9为零点和增益调整的设置对应值BFM#8中4位十六进制数（b3 b2 b1 b0）对应CH1和CH2的零点和增益调整的设置命令。见图8.8（a）（b0表示不允许调整，b1表示允许调整）；BFM#9中4位十六进制数（b3 b2 b1 b0）对应CH3和CH4的零点和增益调整的设置命令。见图8-8（b）（b0表示不允许调整，b1表示允许调整）。(5) BFM#10#17为零点和增益数据。当BFM的#8和#9中允许零点和增益调整时，可通过写入命令TO将要调整的数据写在BFM#10#17中（单位为mA或mV）。(6) BFM#20为复位命令。当将数据1写入到BFM#10时，缓冲寄存器BFM中的所有数据恢复到出厂时的初始设置。其优先权大于BFM#21。(7) BFM#21为I/O状态禁止调整控制。当BFM#21不为1时，BFM#21到BFM#1的I/O状态禁止调整，以防止由于疏忽造成的I/O状态改变。当BFM#211（初始值）时允许调整。(8) BFM#29中各位的状态是FX2N-4DA运行正常与否的信息。各位表示的含义与FX2N-4AD相近，可参见表8.8 FX2N-4DA模块BFM分配表。(9) FX2N-4DA的识别码为K3010，存于BFM#30中。PLC可用FROM指令读入，用户在程序中可以方便地利用这一识别码在传送数据前先确认该特殊功能模块。8.3.2 应用举例【例8-3】 在图8.1中，若FX2N -2DA模拟量输出模块接在2号模块位置，CH1设定为电压输出，CH2设定为电流输出，并要求当PLC从RUN转为STOP状态后，最后的输出值保持不变，试编写程序。解：梯形图如图8.9所示。图8.9 例8-3梯形图【例8-4】FX2N-4DA模拟量输出模块编号为1号。现要将FX2N -48MR中数据寄存器D10、D11、D12、D13中的数据通过 FX2N -4DA的四个通道输出出去，并要求CH1、CH2设定为电压输出（1010V），CH3 、CH4通道设定为电流输出（020mA），并且FX2N -48MR从RUN转为STOP状态后，CH1、CH2输出值保持不变，CH3 、CH4的输出值回零。试编写实现这一要求的PLC程序。解：梯形图及有关注释如图8.10所示。其中，为通道CH1、CH2传送数据的寄存器D10、D11的取值范围是20002000；为通道CH3、CH4传送数据的寄存器D12、D13的取值范围是01000。图8.10 例8-4梯形图8.4 高速计数模块PLC梯形图程序中的计数器是FX2N内部的计数器(普通和高速计数器2种)，其最高工作频率一般仅有几十赫兹十几千赫兹。在自动控制中有时要求PLC对电子开关、旋转编码器等进行高速计数，FX2N的内部计数器无法满足这一要求，必须采用FX2N系列PLC的FX2N -1HC高速计数器模块。高速计数器模块可以对几十千赫兹上百千赫兹的脉冲计数。8.4.1 基本性能参数1. FX2N-1HC的技术指标FX2N -1HC可作为2相50kHz一通道的高速计数模块，通过PLC的指令或外部输入可进行计数器的复位或启动。只要将FX2N -1HC左侧的插头插入位于其左侧的基本单元或扩展单元的插座内，就完成了FX2N -1HC与PLC的CPU之间的连接。该计数器的当前计数值与设定值的比较以及比较结果的输出都由该模块直接进行，与PLC的扫描周期无关，具有较高的计时精度和分辨率。FX2N -1HC的技术指标如表8-9所示。表8-9 FX2N-1HC高速计数器模块技术指标项 目描 述信号等级5V、12V和24V，依赖于连接端子。线驱动器输出型连接到5V端子上频率单相单输入：不超过50KHZ单相双输入：每个不超过50KHZ 双相双输入：不超过50KHZ（1倍数）；不超过25KHZ（2倍数）；不超过12.5KHZ（4倍数）计数器范围32位二进制计数器：-2147483648至+214748364716位二进制计数器；0至65535计数方式 自动时向上/向下（单相双输入或双相双输入）；当工作在单相单输入方式时，向上/向下由一个PLC或外部输入端子确定。比较类型YH: 直接输出，通过硬件比较器处理。YS：软件比较器处理后输出，最大延迟时间300ms。输出类型NPN，开路，输出2点，5到24V直流，每点0.5A辅助功能可以通过PLC的参数来设置模式和比较结果。可以监测当前值、比较结果和误差状态。占用的I/O点数这个块占用8输入或输出点（输入或输出均可）基本单元提供的电源5V、90mA直流（主单元提供的内部电源或电源扩展单元）适用的控制器FX1N/FX2N/FX2NC（需要FX2NCCNVIF）尺寸（宽）（厚）（高）558790mm（2.713.433.54英寸）质量（重量）03Kg（0.66Ibs）2. FX2N -1HC的输入/输出高速计数器FX2N -1HC输入的计数脉冲信号可以是单相的，也可以是双相的。单相1输入和单相2输入时小于50kHz，双相输入时可以设置1倍频、2倍频和4倍频模式。脉冲信号的幅值可以是5V、12V或24V，分别连接到不同的输入端。计数器的输出有两种类型四种方式。（1）由该模块内的硬件比较器输出比较的结果，一旦当前计数值等于设定值时，立即将输出端置“1”，其输出方式有两种：输出端YHP采用PNP型晶体管输出方式；输出端YHN采用NPN型晶体管输出方式。（2）通过该模块内的软件输出比较的结果，由于软件进行数据处理需要一定的时间，因此当当前计数值等于设定值时，要经过200ms的延迟才能将输出端置“1”，其输出方式也有两种：输出端YSP采用PNP型晶体管输出方式；输出端YSN采用NPN型晶体管输出方式。上述各输出端的电源可以是1224V的直流电源，最大负载电流为0.5A。3. FX2N-1HC内的数据缓冲存储区高速计数器FX2N-1HC内的数据缓冲存储区共有32个数据缓冲寄存器（以下简称BFM），即BFM#0BFM#31，其功能用途见表8.10所示。表8.10 FX2N-1HC内的数据缓冲寄存器的功能用途BMF功能用途BMF功能用途BFM#0存放计数器方式字BFM#16未使用BFM#1存放单相单输入方式时软件控制的递加递减命令BFM#17未使用BFM#2存放最大计数限定值的低16位BFM#18未使用BFM#3存放最大计数限定值的高16位BFM#19未使用BFM#4存放计数器控制字BFM#20存放计数器当前计数值的低16位BFM#5未使用BFM#21存放计数器当前计数值的高16位BFM#6未使用BFM#22存放计数器最大当前计数值的低16位BFM#7未使用BFM#23存放计数器最大当前计数值的高16位BFM#8未使用BFM#24存放计数器最小当前计数值的低16位BFM#9未使用BFM#25存放计数器最小当前计数值的高16位BFM#10存放计数器计数起始值的低16位BFM#26存放比较结果BFM#11存放计数器计数起始值的高16位；BFM#27存放端口状态BFM#12存放硬件比较时，计数器设定值的低16位BFM#28未使用BFM#13存放硬件比较时，计数器设定值的高16位BFM#29存放故障代码BFM#14存放软件比较时，计数器设定值的低16位BFM#30存放模块识别代码BFM#15存放软件比较时，计数器设定值的高16位；BFM#31未使用 4. FX2N-1HC的计数方式 高速计数器FX2N-1HC内计数器的计数方式由BFM#0内的数据决定，该数据的取值范围为K0K11，由PLC通过TO指令写入到BFM#0中去。为了避免反复将数据写入该寄存器内，TO指令必须采用脉冲控制方式。计数器的计数方式与BFM#0内数据的对应关系如表8.11所示。表8.11 计数器计数方式表BFM#0内的数据 计数器类型 计数方式计 数 器32位16位A-D相输入1边沿计数K0K12边沿计数K2K34边沿计数K4K5单相双输入由脉冲控制递加递减K6K7单相单输入由硬件控制递加递减K8K9由软件控制递加递减K10K11当以32位计数器计数时，其最大计数限定值为+2147483647，最小计数限定值为-2147483648。在进行递加计数时，当计数值超过最大计数限定值（即溢出）时，计数值变为最小计数限定值；反之，在进行递减计数时，当计数值小于最小计数限定值时，计数值变为最大计数限定值。当以16位计数器计数时，其计数范围为065535。BFM#2和BFM#3内存放的数作为16位计数器的最大计数限定值，其取值范围为265536。在进行递加计数时，当计数值超过最大计数限定值（即溢出）时，计数值变为0；反之，在进行递减计数时，当计数值小于0时，计数值变为最大计数限定值。当采用单相单输入、单相双输入或A-B相输入中1边沿计数的计数方式时，允许的最高计数频率为50kHz，当采用A-B相输入中2边沿计数的计数方式时，允许的最高计数频率为25kHz，当采用A-B相输入中4边沿计数的计数方式时，允许的最高计数频率为12.5kHz。1）由软件控制递加/递减的计数方式当BFM#0内的数为K10或K11时，计数器的计数方式由BFM#1内的数决定，如果BFM#1内的数为0，则计数器以递加方式计数；如果BFM#1内的数为1，则计数器以递减方式计数。计数脉冲都经B相输入端输入。该计数方式的时序图如图8.11所示。图8.11 由软件控制递加递减的计数方式的时序图2）由硬件（A相输入信号）控制递加递减的计数方式当BFM#0内的数为K8或K9时，计数器的计数方式由A相输入端输入的信号决定，如果A相输入端的输入信号为0，则计数器以递加方式计数；如果A相输入端的输入信号为l，则计数器以递减方式计数。计数脉冲经B相输入端输入。该计数方式的时序图如图8.12所示。图8.12由A相输入信号控制递加递减的计数方式的时序图3）由A相和B相分别控制递加递减的计数方式当BFM#0内的数为K6或K7时，由A相输入端输入的脉冲上升沿使计数器的当前计数值加1，由B相输入端输入的脉冲上升沿使计数器的当前计数值减1，当A相和B相输入端输入的脉冲上升沿同时出现时，计数器的当前计数值保持不变。该计数方式的时序图如图8.13所示。图8.13 由A相和B相分别控制递加递减的计数方式的时序图4）A-B相1边沿的计数方式当BFM#0内的数为K0或K1时，若B相脉冲的上升沿出现在A相输入端的输入信号为“1”状态时，则计数器的当前计数值加1；若B相脉冲的下降沿出现在A相输入端的输入信号为“1”状态时，则计数器的当前计数值减1。该计数方式的时序图如图8.14（a）所示。当采用光电编码器A-B相脉冲检测转速或位置时，设电动机正转时，编码器产生的A-B相脉冲波形如图8.14（a）所示；则电机反转时，编码器产生的A-B相脉冲波形如图8.14（b）所示。因此，当采用A-B相脉冲输入时，根据电机的转向，计数器可以自动进行递加或递减计数。 （a） （b）图8.14 A-B相1边沿的计数方式时的时序图（a） 递加计数方式；（b） 递减计数方式。5）A-B相2边沿的计数方式 当BFM#0内的数为K2或K3时，若B相脉冲的上升沿出现在A相输入端的输入信号为“1”状态时，或者B相脉冲的下降沿出现在A相输入端的输入信号为“0”状态时，则计数器的当前计数值加1；若B相脉冲的下降沿出现在A相输入端的输入信号为“1”状态时,或者B相脉冲的上升沿出现在A相输入端的输入信号为“0”状态时，则计数器的当前计数值减1。该计数方式的时序图如图8.15所示。在采用相同编码器的情况下，采用A-B相2边沿的计数方式比采用A-B相1边沿的计数方式，计数精度提高一倍。也就是说，在计数精度相同的情况下，采用A-B相2边沿的计数方式比采用A-B相1边沿的计数方式，对编码器分辨率的要求降低了50，而编码器的价格与其分辨率成正比，分辨率愈高，价格愈贵。（a） （b）图8.15 A-B相2边沿的计数方式时的时序图（a）递加计数方式 ；（b）递减计数方式。 6）A-B相4边沿的计数方式当BFM#0内的数为K4或K5时，若A相脉冲的上升沿出现在B相输入端的输入信号为“0”状态时，或者A相脉冲的下降沿出现在B相输入端的输入信号为“1”状态时，或者B相脉冲的上升沿出现在A相输入端的输入信号为“1”状态时，或者B相脉冲的下降沿出现在A相输入端的输入信号为“0”状态时，则计数器的当前计数值加1；若A相脉冲的上升沿出现在B相输入端的输入信号为“1”状态时，或者A相脉冲的下降沿出现在B相输入端的输入信号为“0”状态时，或者B相脉冲的上升沿出现在A相输入端的输入信号为“0”状态时，或者B相脉冲的下降沿出现在A相输入端的输入信号为“1”状态时，则计数器的当前计数值减1。该计数方式的时序图如图8-16所示。在采用相同编码器的情况下，采用A-B相4边沿的计数方式比采用A-B相2边沿的计数方式，其分辨率提高一倍；采用A-B相4边沿的计数方式比采用A-B相1边沿的计数方式，其分辨率提高4倍。也就是说，在控制对象对分辨率要求相同的情况下，采用A-B相4边沿的计数方式比采用A-B相1边沿的计数方式，对编码器分辨率的要求降低为原来的四分之一。 （a） （b）图8-16 A-B相4边沿的计数方式时的时序图（a）递加计数方式;（b）递减计数方式5.FX2N-1HC输入输出的控制字BFM#4内存放控制字，各位的功能如表8.12所示。表8.12 BFM#4各位的功能表位 序“0”状态“1”状态b0禁止计数允许计数b1禁止硬件比较允许硬件比较b2禁止软件比较允许软件比较b3硬件输出端和软件输出端单独工作硬件输出端和软件输出端互为复位b4输入PRESET无效输入PRESET有效b5b7没有定义b8不起作用出错标志复位b9不起作用硬件比较输出复位b10不起作用软件比较输出复位B11不起作用选用硬件比较b12不起作用选用软件比较b13b15没有定义8.4.2 应用举例【例8-5】某FX2N型PLC控制系统的各模块连接如图8.17所示。其中，高速计数器模块FX2N-1HC的序号为2。将该模块内的计数器设置为由软件控制递加/递减的单相单输入的16位计数器，并将其最大计数限定值设定为K4444，采用硬件比较的方法，其设定值为K4000，其用户程序编制如图8.17所示。FX2N-48MRX00X27Y00Y27FX2N-4ADFX-8EXX30X37FX2N-2DAFX2N-32EXX40X57Y30Y47FX2N-1HC0号 1号 2号图8.17 FX2N型PLC控制系统的各模块的连接图图8.18 使用高速计数模块的梯形图程序8.5 可编程凸轮控制器模块可编程凸轮控制器与脉冲输出模块及高速计数模块同属于一种点位控制模块。通过安装专用旋转角传感器，高精度简便地实现对以往利用机械式凸轮开关所控制的旋转位置。8.5.1 FX2N-1RM-SET的特点可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET （包括操作面板）与旋转角传感器F2-720-RSV和专用的连接电缆连接，就构成定位控制系统。广泛应用于包装机械、食品机械、印刷机械中。其使用特点如下。1. 在高速旋转时准确检测角度和位置信号 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET在高速旋转物的角度和位置检测中，控制分辨率为1度（0.5度），响应速度为830rpm/度（或415rpm/0.5度）。 2. 与PLC联机使用 （1）可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET与FX2N系列PLC联机时必须放置在FX2N的最后部，且最多可连接3台FX2N-1RM-SET。 （2）PLC通过FROM/TO指令对FX2N-1RM-SET进行监视和控制，利用PLC的输出端实现48点的输出。每个控制点可以进行8个ON/OFF状态的控制（步0步7）。FX2N-1RM-SET可以同时进行最多32点的开启。 （3）可以使用计算机专用PLC编程软件或编程器对可编程凸轮控制器进行程序的安装和下载。 （4）FX2N-1RM-SET的程序存储在EEPROM中，当与FX2N联机时可设8个程序库。3. FX2N-1RM-SET独立使用（1）通过操作面板进行监视和控制，可连接FX2N晶体管输出扩展单元，通过该扩展单元实现48点的输出。每个控制点可以进行8个ON/OFF状态的控制（步0步7）。FX2N-1RM-SET可以同时进行最多32点的开启。（2）FX2N-1RM-SET的程序存储在EEPROM中。当FX2N-1RM-SET独立工作时，通过外部输入给定，可设置4个程序库。4. 其它功能FX2N-1RM-SET的位置信号具有掉电保护功能，不会因失电而丢失，它的参考角及旋转方向可自由设置。8.5.2 缓冲寄存器及设置1. FX2N -1RM-SET的联机运行FX2N系列PLC与FX2N-1RM-SET联机时，通过PLC的FROM/TO指令，对FX2N-1RM-SET中的缓冲寄存器BFM进行读/写操作。当PLC同时连接两台或三台FX2N-1RM-SET时，PLC发出的FROM/TO指令只对连接距离最近的FX2N-1RM-SET有效，另外两台FX2N-1RM-SET与PLC的读/写操作，必须通过第一台FX2N-1RM-SET进行。2. 缓冲寄存器（BFM）编号与设置FX2N-1RM-SET缓冲寄存器BFM的分配表（部分），如表8.13所示。表8.13 FX2N-1RM-SET缓冲寄存器BFM分配表（部分）BFM号名 称初始值说明R：读，W，写，K：保持文本寄存器号#0初值设置0W、KD7144#1参考角度0机械参考角度的设置W、KD7145#2、#8002、#9002程序库号（0007）0当与PLC连接时有效W#3、#8003、#9003命令0W#4输出禁止（Y000Y017）0b0允许