PLC基础及应用教程(三菱FX2N系列)PPT

第6章PLC的特殊功能模块6.5实训项目

6.4定位控制模块

6.3D/A转换模块6.2A/D转换模块

6.1 概述

6.6 习题

三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.1概述6.1.1FX2N系列PLC特殊功能模块的类型及用途FX2N系列PLC的特殊功能模块大致可分为以下的六类：模拟量输入/输出模块；高速计数模块；脉冲定位模块；旋转角度检测模块；通信接口模块；人机界面GOT等。

6.1.2FX2N系列PLC特殊功能模块的安装及应用1.模块的连接与编号三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.1概述PLC主机（即基本单元）通过扩展总线最多可带8个特殊功能模块，如下图FX2N-48MRFX2N-4ADFX2N-16EXFX2N-4DAFX2N-32ERFX2N-4AD-PT基本单元特殊模块扩展模块特殊模块扩展单元特殊模块

0号 1号 2号每个特殊功能模块都有一个确定的地址编号，一般从最靠近PLC基本单元的那个功能模块开始，按0~7顺次编号。

2.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信是通过FROM/TO指令执行的。

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6.1概述特殊功能模块读取指令 FROM指令用于PLC基本单元读取特殊功能模块中的数据，指令是针对特殊功能模块中的缓冲寄存器BFM进行的。使用方法如下图6-2。

图6-2FROM指令的使用功能：指令将编号为m1（0~7）的特殊功能模块中的缓冲寄存器（BFM）编号为m2（0~31）开始的n个数据读入到PLC中，并存储于PLC从以[D•]开始的n个数据寄存器内。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.1概述特殊功能模块写入指令 TO指令用于PLC基本单元将数据写入到特殊功能模块中，指令也是针对特殊功能模块中的缓冲寄存器BFM进行的。使用方法如下图6-2。

图6-3TO指令的使用功能：指令将PLC中指定的以[S•]元件为首地址的n个数据，写入到编号为m1（0~7）的特殊功能模块，并存入该特殊功能模块中以m2（0~31）为首地址的缓冲寄存器（BFM）中。

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6.2A/D转换模块

FX2N系列PLC中模拟量输入功能模块有：

FX2N-2AD（2通道模拟量输入）

FX2N-4AD（4通道模拟量输入）

FX2N-8AD（8通道模拟量输入）

FX2N-4AD-PT（4通道热电阻直接输入）

FX2N-4AD-TC（4通道热电偶直接输入）等三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.2A/D转换模块6.2.1模拟量输入模块FX2N-4AD的技术指标4通道12位A/D转换模块，可以将模拟电压或电流转换为12位的数字量并以二进制的补码方式存入内部16位缓冲寄存器中通过扩展总线与FX2N基本单元进行数据交换。具体技术指标如表6-2所示三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.2A/D转换模块项目电压输入电流输入模拟量输入范围DC:

－10V~＋10V（输入阻抗200kΩ）绝对最大量程：－15V~＋15VDC:

－20mA~＋20mA（输入阻抗250Ω）绝对最大量程：－32mA~＋32mA数字量输出范围12位的转换结果以16位二进制补码方式存储，输出范围为－2048~＋2047分辨率5mV（10V×1/2000）20µA（20mA×1/1000）综合精度±1%（在－10V~

＋10V范围内）±1%（在－20mA~＋20mA范围内）转换速度每通道15ms（高速转换方式时每通道6ms）模拟量用电源DC24V±10%隔离方式模拟量与数字量之间用光电隔离，从基本单元来的电源经DC/DC转换器隔离，各模拟通道间不隔离I/O占有点数8点（计输入或输出点均可），由PLC供电的消耗功率为5V30mA表6-2FX2N-4AD技术指标三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.2A/D转换模块6.2.2 FX2N-4AD的接线（下图6-4）三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.2A/D转换模块1）外部模拟量输入信号采用双绞屏蔽电缆与FX2N-4AD连接，电缆应该远离电源线或其它可能产生电气干扰的导线。2）若输入有电压波动或有外部电磁干扰影响，可以在模块的输入口接一个0.1~0.47µF的电容。3）若外部是电流输入，应将V＋和I＋相连接。4）FX2N-4AD接地端与PLC基本单元接地端连接起来，如果存在过多的电气干扰，再将外壳地端FG和FX2N-4AD的电源接地端GND相连。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.2A/D转换模块6.2.3

FX2N-4AD缓冲寄存器（BFM）FX2N-4AD内部有32个16位的寄存器（BFM），用来与FX2N基本单元进行数据交换，编号为BFM#0~#31。数据缓冲寄存器区的内容，可以通过PLC的FROM和TO指令来进行读和写。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.3D/A转换模块FX2N系列PLC中模拟量输出功能模块有：FX2N-2DA（2通道模拟量输出）、

FX2N-4DA（4通道模拟量输出）等。6.3.1模拟量输出模块FX2N-2DA的技术指标2通道12位D/A转换模块可以将数字量转换为输出电压范围－10V~＋10V，电流范围＋4mA~＋20mA的模拟量信号。FX2N-2DA的技术指标如表6-4所示。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.3D/A转换模块表6-4FX2N-2DA技术指标项目电压输出电流输出模拟量输出范围DC:

－10V~＋10V（外部负载阻抗1~1MΩ）DC:

＋4mA~＋20mA（外部负载阻抗500Ω以下）数字量输入范围－2048~＋20470~＋1024分辨率5mV（10V×1/2000）20µA（20mA×1/1000）综合精度满量程10V的±1%满量程20mA的±1%转换速度每通道9ms（高速转换方式时每通道3.5ms）模拟量用电源DC24V±10%，130mA隔离方式模拟量与数字量之间用光电隔离，与基本单元间是DC/DC转换器隔离，各通道间不隔离I/O占有点数8点（计输入或输出点均可），由PLC供电的消耗功率为5V30mA三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.3D/A转换模块6.3.2

FX2N-2DA的接线图6-5FX2N-2DA的接线图三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.3D/A转换模块1）模拟量输出信号采用双绞屏蔽电缆与外部执行机构连接，电缆应该远离电源线或其他可能产生电气干扰的导线。2）当电压输出有波动或者存在大量噪声干扰时，可以接一个0.1~0.47µF，25V的电容。3）对于电压输出，应将端子I＋和VI－相连接。4）FX2N-2DA接地端与PLC基本单元接地端应连接起来。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.3D/A转换模块6.3.4FX2N-2DA偏置与增益的调整FX2N-2DA出厂时偏置值和增益值已经设置为：数字值为0~4000，电压输出为0~10V。当FX2N-2DA用做电流输出时，必须重新调整偏置值和增益值。

为了得到12位的最大分辨率，电流输出时，对于20mA的模拟量输出值，数字值调整到4000。偏置值也可以根据需要进行任意设置。但一般情况下，电压输入时，偏置值设置为0V；电流输入时，偏置值设置为4mA。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.4定位控制模块 FX2N系列PLC可通过脉冲输出形式的定位控制模块进行一点的简单定位到多点的定位。 定位控制模块主要有高速计数模块、脉冲输出模块、定位控制模块和旋转角度检测等控制模块。6.4.1高速计数模块FX2N-1HC可以进行2相50kHz脉冲的计数，可直接进行比较和输出。1.FX2N-1HC高速计数模块的特点1）各种计数器模式可用PLC指令进行选择，如1相或2相，16位或32位模式，只有这些模式参数设定之后，FX2N-1HC高速计数模块才能运行。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.4定位控制模块2）输入信号须是1相或2相编码器，可使用5V、12V或24V电源，也可使用初始设置命令输入（PRESET）和计数禁止命令输入（DISABLE）。3）FX2N-1HC有两个输出，当计数器与设定值一致时，输出设置为ON，输出晶体管被单独隔离，以允许漏型或源型的连接方法。4）可以通过PLC或外部输入进行计数器复位。5）FX2N-1HC占用FX2N系列PLC扩展总线的8个I/O点，FX2N最多可连接8台。1.FX2N-1HC高速计数模块的技术指标FX2N-1HC高速计数模块的技术指标见表6-6。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.2A/D转换模块表6-6FX2N-1HC技术指标项目规格输入信号电平根据接线端子可选取5V、12V或24V频率1相1输入：50kHz以下1相2输入：各50kHz以下2相输入：50kHz以下/1倍增，25kHz以下/2倍增，12.5kHz以下/4倍增计数范围带符号32位二进制（－2147483648~＋2147483647）或无符号16位二进制（0~65535）计数方式自动加/减（1相2输入或2相输入时）或选择加/减（1相1输入时）一致输出YH：用硬件比较器实现设计值和计数值一致时产生输出YS：用软件比较器实现一致输出（最大延时300μs）输出形式NPN集电极开路输出2点或PNP集电极开路输出2点，各位DC12~24V0.5A附加功能由PLC采用参数方式设定；瞬时值、比较结果、出错状态可用PLC加以监视I/O占有点数8点（计输入或输出点均可），由PLC供电的消耗功率为5V30mA三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.4定位控制模块6.4.2脉冲输出模块FX2N-1PG脉冲输出模块用于控制运动物体的位置、速度和加速度。FX2N-1PG脉冲输出模块可以通过向伺服电动机或步进电动机的驱动放大器提供一定数量的脉冲（最大100kHz）来完成一个独立轴的简单定位。每一个FX2N-1PG都作为一个特殊的时钟起作用，并占用8点I/O口与PLC进行数据传送，一台PLC可以连接8个FX2N-1PG，实现8个独立操作。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.4定位控制模块6.4.2脉冲输出模块FX2N-1PG脉冲输出模块用于控制运动物体的位置、速度和加速度。FX2N-1PG脉冲输出模块可以通过向伺服电动机或步进电动机的驱动放大器提供一定数量的脉冲（最大100kHz）来完成一个独立轴的简单定位。每一个FX2N-1PG都作为一个特殊的时钟起作用，并占用8点I/O口与PLC进行数据传送，一台PLC可以连接8个FX2N-1PG，实现8个独立操作。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.4定位控制模块FX2N-1PG脉冲输出模块的特点1）可输出最高频率为100kHz的脉冲。2）FX2N-1PG脉冲输出模块配备有便于定位控制的七种操作模式，分别是：点动运行、原点回归、单速定位、双速定位、中断单速定位、中断双速定位和可变速度等。3）数据设定和瞬时值位置显示可以通过PLC读/写（FROM/TO）指定实现，FX2N-1PG脉冲输出模块除序列脉冲输出外，还备有各种高速响应的输出端子，以适应控制需要。4）编制定位程序不需要专用程序设计工具，用PLC的程序即可控制。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.4定位控制模块

FX2N-1PG脉冲输出模块的技术指标

项目规格驱动轴数独立1轴（1台PLC最多控制8根单轴）指令速度0.01~100kHz，指定单位可选Hz、cm/min、10deg/min、inch/min设置脉冲范围0~999999，可选绝对位置或相对位置规格。脉冲输出格式可选正转脉冲、反转脉冲或具有方向的脉冲。集电极开路和晶体管输出。DC5~24V24mAI/O占有点数8点（计输入或输出点均可）电源对输入信号DC24V（1±10%），40mA对内部控制DC5V，55mA对脉冲输出DC5~24V，20mA表6-7FX2N-1PG技术指标三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.4定位控制模块

FX2N-1PG与PLC组成的单轴定位控制系统框图如图6-6所示。

图6-6FX2N-1PGA组成的单轴定位控制系统框图FX2N-1PG脉冲输出模块数据的设定和位置的显示可以通过PLC读/写（FROM/TO）指定实现，从而控制伺服电动机或步进电动机等驱动对象。

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6.4定位控制模块6.4.3可编程凸轮开关FX2N-1RM-SET在机械传动控制系统中经常要通过检测角度来接通或者断开外部负载。可编程凸轮开关FX2N-1RM-SET可以用来取代机械凸轮开关实现高精度角度位置检测，特点如下：1）可以在高速旋转时准确测量角度和位置信号。2）可以与PLC联机使用。与FX2N系列PLC的基本单元连接时必须放置在FX2N的最后部，并且最多可连接3台FX2N-1RM-SET。

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6.4定位控制模块3）FX2N-1RM-SET可以单独使用。FX2N-1RM-SET的程序存储在EEPROM，当独立工作时，通过外部输入给定时，可设置4个程序库。4）具有掉电保护功能。5）其他功能。使用与它构成一体的数据设定组件，如无刷分解器等，可以进行高精度的动作角度设定和监控，并且可以通过操作面板在本机上设定，无需另加编程器。6）对连接电缆的限制。配套的无刷转角传感器F2-720-RSV与可编程凸轮开关FX2N-1RM-SET连接电缆的最大有效距离为100m。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.5

实训项目6.5.1 锅炉温度控制系统工业生产过程中的锅炉温度自动化控制需要模拟量输入与模拟量输出信号的传输，本节主要介绍FX2N-4AD及FX2N-4DA特殊功能模块在锅炉温度控制系统中的应用。如图6-7所示为某炉温控制系统原理方框图。图6-7某炉温控制系统原理方框图三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.5

实训项目该系统利用温度传感器对炉温进行实时监控，同时将锅炉内的温度信号转换成电信号，通过电缆传送到PLC控制器，PLC控制器对温度的电信号进行处理。如果锅炉温过高，超过设定的温度值时，PLC控制器（或通过FX2N-4DA）向锅炉温调节器发出停止加温的信号，并保持炉内温度.如果锅炉内温度过低，未达到要求的温度值时，控制器则发出加温的信号，直至温度达到设定的温度值为止。为了便于在实验室进行模拟实验，图6-8是具体的锅炉温度控制实验接线图。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.5

实训项目图6-8锅炉温度控制系统实验接线图三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.5

实训项目在图6-8中用两个电位器的分压值U1、U2模拟温度传感器输出的温度模拟信号，并输入到FX2N-4AD的两个输入通道中。为了实验说明，FX2N-4DA输出的模拟量驱动电压表，表示炉温。其中X0是输入允许开关，X1是U1输出允许开关，X2是U2输出允许开关，Y0是U1输入过压报警信号指示，Y1是U2输入过压报警指示。控制程序如图6-9所示。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.5

实训项目6.5.2 搅拌机控制系统搅拌机的工艺流程如图6-10所示图6-10搅拌机工艺流程图三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.5

实训项目现在需要将刨花和胶按一定得比例进行混合搅拌，刨花由螺旋给料机供给，通过压力传感器检测刨花量，胶由胶泵供给，通过流量计检测胶流量，当刨花量和胶的重量达到配比要求时，送到搅拌机内进行搅拌，然后将混料供给下一道工艺蒸压成型。要求刨花量和胶量配比恒定，即胶量随着刨花量的变化而变化。硬件配置及I/O分配搅拌机控制系统的输入信号有起动、停止、转换开关3个开关量信号，刨花量设定、胶量设定、压力传感器信号、流量计信号这4个位模拟量信号。三菱PLC基础与应用PLC基础与应用

6.5

实训项目根据输入/输出信号的数量类型和控制要求，选择FX2N-16MR-001的PLC，4通道模拟量输入模块FX2N-4AD及2通道模拟量输出模块FX2N-2DA。其I/O地址分配表如表6-8所示。

类别电气元件PLC软元件功能输入（I）SB1X0启动按钮SB2X1停止按钮SAX2转换开关U1CH1刨花设定U2CH2压力传感器U3CH3胶设定U4CH4流量计输出（O）M1Y0给料机M2Y1胶泵L1CH1模拟量输入指示灯