第七章-PLC特殊功能模块的编程及应用分析.ppt

第七章特殊功能模块 现代工业控制许多新课题 仅仅靠通用I O模块来解决 一方面在硬件方面的费用高 软件编程方面麻烦 另一方面有些控制任务甚至无法用通用I O来完成 各厂家开发出来的品种繁多的特殊I O 增强了PLC的功能 扩大了应用范围 也为PLC的智能化 网络化 专业化提供了基础 模拟量输入输出模块PID过程控制模块中断输入模块与快速响应模块高速计数模块运动控制模块通信模块模拟量设定功能扩展板数据处理与控制模块 分类 第一节模拟量输入输出模块 工业控制中 某些输入量 如压力 温度 流量 转速等 是模拟量 某些执行机构 如伺服电动机 调节阀 记录仪等 要求PLC输出模拟量信号 而PLC的CPU只能处理数字量 传感器和变送器的模拟量为标准的电流或电压 如4 20mA 1 5V 0 10V PLC可有A D转换器将模拟量转换为数字量 带正负号的电流或电压信号在A D转换后用二进制的原码或补码表示 D A转换器可将PLC的数字输出量转换为模拟量电压或电流信号 去控制执行机构 模拟量I O模块的主要任务是完成A D转换和D A转换的 可以是单独的A D转换或在D A转换 只有输入通道或输出通道 如模拟量输入模块FX2N 4AD 模拟量输出模块FX2N 4DA 也可以是模拟量输入输出模块 每块模块有输入通道和输出通道 如FXoN 3A 例如 加热炉的温度用热电偶或热电阻检测 温度变送器将温度信号转换为标准电流 如4 20mA 或标准电压 如1 5V 后送给模拟量输入模块 经A D转换后得到温度成比例的数字量 CPU将它与温度设定值比较 并按某种控制规律对差值进行运算 将结果 数字量 送给输出模块 经D A转换后变为电流或电压信号 用来控制电动调节阀的开度 通过控制天然气的流量实现对温度的闭环控制 如果 用PLC的温度检测模块 如FX2N 4AD TC FX2N 4AD PT 温度传感器 热电偶或热电阻 与它们直接相连 可省去温度变送器 FX系列PLC的一般性能指标 小型PLC一般没有模拟量I O模块或只有通道数有限的8位A D或D A模块 大中型PLC可配置成百上千个模拟量通道 且一般是12位的 模拟量输入 输出信号可以是电压或电流信号 可以是单极性信号 如0 5V 0 10V 1 5V 4 20mA 也可以是双极性信号 如 50mV 5V 10V 20mA 可以输入多种量程的电压或电流 模拟量I O 每块可能有2 4 8 16个通道 有的模块有输入通道和输出通道 A D D A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率 位数越多 分辨率越高 如8位A D转换器分辨率为1 28 0 38 另一个重要指标是转换时间 各模块都是用光电耦合器和DC DC转换器来隔离输入 输出信号和PLC的电源 几种模拟量输入输出模块 模拟量输入输出模块FX 3A模拟量输入模块FX 4AD模拟量输出模块FX 2DA温度传感器模拟量输入模块FX 2AD PT热电偶温度传感器模拟量输入模块FX 4AD TC 一 模拟量输入模块FX 4AD 1 基本技术指标4通道12位模拟量输入模块各通道可指定为电流输入 20mA 20mA 或电压输入 10V 10V 分辨率为20 A 5mA 综合精度为1 转换速度最高为6ms 通道 在程序中 占用8个输入输出点 一台FX0N最多可连接8个FX0N 4AD模块 一 模拟量输入模块FX 4AD 2 模块编号从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号0 7 3 缓冲寄存器 BFM 的分配BFM区由32个16位的寄存器组成 编号为 0 31 4 瞬时值和设定值的读出和写入用FROM TO指令 二 模拟量输出模块FX 2DA 1 基本技术指标2通道12位模拟量输出模块各通道可指定为电流输出 4mA 20mA 或电压输出 10V 10V 分辨率为20 A 5mA 综合精度为1 转换速度最高为9ms 通道 在程序中 占用8个输入输出点 一台FX0N最多可连接8个FX0N 2DA模块 二 模拟量输出模块FX 2DA 2 模块编号从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号0 7 3 缓冲寄存器 BFM 的分配BFM区由32个16位的寄存器组成 编号为 0 31 4 瞬时值和设定值的读出和写入用FROM TO指令 三 FX 4AD和FX 2DA的使用 每一个I O模块 都要掌握其BFM的分配再用FROM TO对各BFM寄存器进行读写 带 号的BFM中的数据可通过TO指令改写 改变模块的运行参数 从指定的模拟量输入模块读入数据前应先写入设定值 否则按缺省设定值执行 用FROM指令将不带 号的BFM内数据读入 FX 4AD的BFM 1 BFM 0 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1 最高位控制通道4 各位数字意义 0 设定输入范围 10 10V 1 设定输入范围 4 20mA 2 设定输入范围 20 20mA 3 关闭该通道 如 BFM 0 H3310 则4个输入通道 CH1 设定输入范围 10 10V CH2 设定输入范围 4 20mA CH3 CH4 关闭 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指定 取样次数范围1 4096 若设定值超范围 按缺省值8次处理 5 若BFM 21的b1b0 10 则增益和零点的设定值禁止改动 若b1b0 01 允许改动零点和增益的设定值 零点 数字量输出为0时的输入值 增益 数字量输出为 1000时的输入值 6 BFM 23 24内的增益和零点设定值会被送到指定输入通道的增益和零点寄存器中 而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 如 BFM 22内G1O1 b1b0 11 则BFM 23 24的设定值送入通道1的增益和零点寄存器 各通道的增益和零点可统一调整 也可单独调整 7 BFM 23 24的设定值单位为mV A 但受分辨率影响 实际响应步距为5mV 20 A 8 BFM 30中存放特殊功能模块的识别码 PLC用FROM指令读入 FX 4AD识别码为K2010 用户可在程序中利用识别码 在传送数据前先确认模块 9 BFM 29中各位的状态是FX 4AD运行正常否的信息 如 b2 0 表示DC24V电源正常 b2 1则电源有故障 用FROM指令读取BFM 29 可作响应处理 FX 2DA的BFM 表中带 号的BFM可用TO指令写入数据 PLC由STOP RUN时将数据写入BFM中 当FX 2DA通电时 BFM值复位 恢复为缺省设定值 1 BFM 0中的两位十六进制分别用于控制两通道的输出模式 最低位控制CH1 最高位控制CH2 0 电压输出 10 10V 1 电流输出 4 20mA 如 H10 表示CH1为电压输出 CH2为电流输出 2 输出数据写入BFM 1 2 BFM 1为CH1数据 BFM 2为CH2数据 缺省值为0 3 PLC由RUN STOP后 FX 2DA输出是保持最后的输出值还是回零点 取决于BFM 5中的十六进制数值 BFM 5中 H00 CH2保持 CH1保持 H01 CH2保持 CH1回零 H10 CH2回零 CH1保持 H11 CH2回零 CH1回零 4 FX 2DA的识别码为K3010 存于BFM 30中 5 BFM 29中 各位的状态是FX 2DA运行正常否的信息 FX 2DA的BFM 四 程序举例 例1 假设FX 4AD模拟量输入模块在最靠近基本单元FX 64MR的地方 故特殊功能模块号为NO 0 仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道 计算平均值的取样次数为4次 利用PLC的D0和D1分别接收这两个通道输入量的平均值 其梯形图程序如图4 5所示 例2 若FX 2DA模拟量输出模块连接在2号模块的位置 CH1设定为电压输出 CH2设定为电流输出 当PLC从RUN转为STOP状态 最后的输出值保持不变 其梯形图程序如图4 6所示 第二节其它特殊I O模块 一 中断输入模块与快速响应模块适合于要求快速响应的控制系统 接收到中断输入信号后 暂停正在进行的主程序 转去执行中断程序 执行完后返回来继续执行主程序 A系列中断输入模块有16个中断输入点 响应时间小于0 2ms 可在输入脉冲前沿或后沿起动 有的整体式PLC集成了中断输入模块的功能 如FX有6点中断输入X0 5 PLC输入 输出间存在着因扫描工作方式引起的延迟 可达到两个扫描周期的延迟 但快速模块可快速地响应输入脉冲 或监控很窄的输入脉冲 模块的输出与PLC扫描过程无关 由输入量直接控制 输出量同时还受到用户程序的控制 二 高速计数模块PLC梯形图程序中计数器的最高工作频率受扫描周期的限制 只有几十Hz 工业控制中 有时要求PLC有快速计数功能 计数脉冲可能来自旋转编码器 机械开关或电子开关 高速计数模块 可对几十KHz 甚至上MHz的脉冲计数 有一个或几个开关量输出点 当计数器当前值 预置值时 输出被驱动 与扫描周期无关 可保证负载被及时驱动 如 生产线上 传送带用伺服电动机驱动 旋转编码器发出能反映传送带位移量的计数脉冲 送给高速计数模块计数 CPU根据计数值与位置设定值的差值 从模拟量输出模块送出模拟量控制信号 经伺服控制器功率放大后控制伺服电动机的转动和停车过程 实行运动速度和位置的闭环控制 FX系列内置有 2点1相60Hz 4点1相10KHz 1点2相30KHz 1点1相5KHz 的高速计数器FX的高速计数模块FX 1HC 可作2相50K 1通道的高速计数器 可与编码器相连 一台FX可接8块FX 1HC 占用8个输入输出点 三 运动控制模块 模块带有微处理器 控制运动物体的位置 速度和加速度 可控制直线运动或旋转运动 单轴或多轴运动 使运动控制与PLC顺序控制功能有机结合 用于机床 装配机械等场合 位置控制一般采用闭环控制 用伺服电动机作驱动装置 如 用步进电动机作驱动装置 可采用开环控制 也可采用闭环控制 属于运动控制模块的有 1 FX 1PG脉冲输出模块 2 定位模块 FX 10GM FX 20GM E 20GM 3 可编程凸轮控制单元FX 1RM SET 1 FX 1PG脉冲输出模块可作1轴控制 用FROM TO指令设定各种参数 读出定位值和运行速度 占用PLC8点I O一台FX可接8块FX 1PG 2 定位模块 FX 10GM FX 20GM E 20GMFX 10GM是1轴定位单元 有4个通用输入和6点通用输出最高输出为100kbit s FX 20GM E 20GM是2轴定位单元 内置EEPROM E 20GM可单独使用 可执行直线插补 圆弧插补 或独立的2轴控制 最高输出为200kbit s 占用8点I OFX 10GM和FX 20GM须通过FX CNV IF变换器与FX相连 3 可编程凸轮控制单元FX 1RM SET在机械控制系统中 常通过检测角度位置来接通或断开外部负载 过去常用机械式凸轮开关但机械式凸轮开关 要求加工精度高 易磨损 PLC可编程凸轮控制单元FX 1RM SET可实现高精度角度位置检测可单独使用 也可与FX联用 使用与它构成一体的数据设定组件 可进行动作角度设定和监视 内置EEPROM 可存放8种不同程序 配套 无刷转角传感器 电缆最长达100m FX可接3块FX 1RM SET 占用8点输入输出点 用光电耦合器隔离 响应时间为3ms 四 通信模块 PLC通信网络的接口 通信模块 PLC的通信模块用来完成与别的PLC 其他智能控制设备或主计算机之间的通信 远程I O系统也必须配备相应的通信接口模块 FX通信模块 包括 功能扩展板 适配器和通信模块 RS 232C通信用功能扩展板与通信模块FX 422 BD通信用功能扩展板RS 232C 485变换接口FX 485PC IF SETRS 485通信用适配器与通信用功能扩展板MELSECNET MINI接口模块 RS 232C通信用功能扩展板与通信模块 FX 232 BD通信用功能扩展板价格便宜 可安装在FX内部 传送距离15m 最大传输速率19200bit s 除与RS 232C设备通信外 还可通过PC的专用软件向FX传送程序 或通过PC监视PLC的运行状态 FX 232IF是RS 232C通信模块 在FX上最多可连接8块FX 232IF 用光电耦合器隔离 用FROM TO命令收发数据 RS 232C通信模块 FX 232IF 和功能扩展板 FX 232 BD 连接在PLC上 可与PC PRT等装有RS 232C的外部设备通信 通信时 可使用FX的串行数据传送指令 RS 串行通信接口的波特率 数据长度 奇偶性等可由特殊数据寄存器设置 FX 422 BD通信用功能扩展板 FX 422 BD用于RS 422通信 可连接PLC的外部设备 数据存取单元 DU 人机界面 GOT 可同时将两台外部设备接在FX上 安装在PLC内部 不需外部安装空间 传送距离为50m 最大传输速率为19200bit s RS 232C 485变换接