PLC应用技术（三菱 第二版）课件：特殊功能模块

特殊功能模块任

务

1

模拟量输入输出模块及其应用任

务

2

通信模块及其应用特殊功能模块任务

1

模拟量输入输出模块及其应用知识点

：·特殊功能模块、模拟量输入输出模块、FROM、TO指令技能点

：·连接特殊功能模块与PLC主单元，会按照连接顺序对特殊功能模块编号，会使用FROM

和

TO

指令对外部设备读写信号和控制特殊功能模块任务提出

在如图所示的设备中有一个水箱，水箱中安装有一压力变送器(压力传感器)和一温度传感器，电动调节阀控制进水量，温度传感器检测水温，压力传感

器检测水压。现要用PLC

来检测水温、水压，控制进

水

量

。

电动调节阀EV水箱Tem2温度传感器压力变送器水箱任务分析

PLC

是从继电器控制系统的替代产品发展而来的，主要的控制对象是机电产品，以开关量居多。生产过程

模拟量输入模块

用户程序特殊功能模块模拟量处理流程图·压力

·温度·流量

·速度·pH

值

·黏性±10mV

±20mA

4~20mA传感器

变

送

器标准的

模拟信号循环

多路

开关模拟量输出模块模拟

执行器缓冲区BFM缓冲区BFMFNC78(FROM)A/D转换FNC79(TO)A/D转换物理量物理量主单元与扩展模块实物图a)主单元b)FX₂N-4AD-PTc)FXon-3A特殊功能模块读取水箱温度程序梯形图2.读取水箱压力M8000[T0K1K17H0

K1通道1的启动A/D转换处理TO

K1

K17

H2

K1[FROM

K1

K0

D0

K1

将A/D转换后的数字量存储在读取水箱压力的程序梯形图特殊功能模块1.读取水箱温度M8000TO

K0K1

K50

K1[FROM

K0

K5

D1

K1将通道1的平均值设为50读取通道1的平均温度写到PLC

的D1寄存器中PLC的D0寄存器中特殊功能模块3.控制电动调节阀开度输出通道启动D/A转换处理将存储在PLC的D2寄存器中

数字量经D/A转换后输出等值的模拟量K1

K17

H4

K

1K1K17H0

K

1K1

K16D2K

1M8000[

T0[T0TO控制电路调节阀开度的程序梯形图一、常用的模拟量输入输出模块模拟量输入模块(A/D

模块)用于把现场连续变化的模拟信号转换成适合PLC

内部处理的数字

信

号

。模拟量输出模块(D/A

模块)用于将PLC

运算处理后的数字信号转换为相应的模拟信号输山，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。特殊功能模块相关知识特殊功能模块二、FX2N-4AD-PT温度输入模块温度输入模块FX₂N-4AD-PT的功能是把现场的模拟温度信号转换成相应的数字信号送给PLC主单元。FX₂N有两种温度输入模块，一种是热电偶传感器，另一

种是热电阻铂温度传感器，二者基本原理相同。现介绍FX2N-4AD-PT温度输入模块。特殊功能模块1.特点FX₂N-4AD-PT温度输入模块将来自四个铂温度传感器(PT100,3

线，100Ω)的输入信号放大，并将数据转换成12位的可读数据，存储在PLC

主单元中，摄氏温度和华氏

温度数据都可读取。读分辨率是0.2～0.3℃/0.36~0.54°F。所有的数据传输和参数设置都可以通过FX₂N-4AD-PT的

软件控制来调整。2.接线接线如图所示。Pt100Pt1005V4.7k100k100kAGDC/DC

转换器特殊功能模块FX₂

N-4AD-PT接线图①屏蔽①屏蔽L-FGCH4L+PC扩展电缆3级接地(100Ω或更小)5V+15V-15VDC24(1±10%V55mA②FX₂N-4AD-PT4.7k

口CH1AG特殊功能模块3.技术指标与转换特性环境指标项

目说

明模拟电路DC24(1±10%)V,50mA数字电路DC5V,30mA(源于主单元的内部电源)项

目说

明环境指标(不包括下面一项)与FX₂x主单元相同耐压绝缘电压AC500V,1min(在所有端子和地之间)电源指标项目摄氏度华氏度通过读取适当的缓冲区，可以得到摄氏度和华氏度两种可读数据模拟输入信号铂温度传感器PT100(100

Ω),3线，4通道(CH1、CH2、CH3、CH4),3850×10-⁶/℃(DIN

43760,JIS

C1604—1989)传感器电流1mA传感器，100

ΩPT100补偿范围-100～+600℃-148～+1112数字输出-1000～6000-1480～+1112012位转换11数据位+1符号位最小可测温度0.2~0.3℃0.36~0.54F总精度全范围的±10%转换速度4通道15ms特殊功能模块性能指标BFM内

容说

明'#1～#4包含采样数(1~4096),用于得到平均结果，默认值=8被平均的采样值被分配给BFM#1～BFM#4,只有1~4096的范围是有效的，溢出的值将被忽略。使用默认值

8最近转换的一些可读值被平均后，给出一个平滑后的可读值。平均数据保存在BFM#5～BFM#8和BFM#13~BFM#16中"#5～#8CH1～CH4在0.1℃单位下

的平均温度'#9~#12CH1～CH4在0.1℃单位下

的当前温度"#13～#16CH1～CH4在0.1F单位下

的平均温度BFM#9～BFM#12和BFM#17～BFM#20用于保存输入数据的当前值，这个数值以0.1℃或0.1F为单位，不过

可用的分辨率只有0.2~0.3℃或0.36～0.54F#17~#20CH1～CH4在0.1F单位下

的当前温度'#21～#27保留"#28数字范围错误锁存#29错误状态#30识别码K2040#31保留特殊功能模块4.BFM

的分配每一模拟量输入/输出模块都有一个缓冲寄存器

(BFM),FX₂N-4AD-PT

的

BFM

分配见表。BFM

的分配特殊功能模块(1)BFM#28

。

数字范围错误锁存见表，BFM#28

锁存每个通道的错误状态，并且可用于检查热电偶是否断开。数字范围错误锁存b15～b8b7b6b5b4b3b2b1b0未用高低高低高低高低CH4CH3CH2CH1BFM#29的位设备开关b0:错误如果b1~b3中任何一个为ON,出错通道的A/D转换停止无错误b1:保留保留保留b2:电源故障24VDC电源故障电源正常b3:硬件错误A/D转换器或其他硬件故障硬件正常b4～b9:保留保留保留b10:数字范围错误数字输出/模拟输入值超出指定范围数字输出值正常b11:平均错误所选平均结果的数值超出可用范围，参考BFM#1～BFM#4平均正常(为1~4096)b12～b15:保留保留保留特殊功能模块(2)BFM#29

。错误状态见表，BFM#29的

b10(数字范围错误)用于判断测量温度是否在允许范围内。BFM#29

错误状态表(3)识别码BFM#30。可以使用FROM指令从BFM#30中读出特殊功能模块的识别码或ID

号

。特殊功能模块三

、FXon-3

A

模拟量输入/输出模块模拟量输入/输出模块FXon-3A

的功能是把现场的模拟信

号转换成相应的数字信号送给PLC

主单元。也把PLC

的

数

字信号转换成模拟信号送给生产过程现场以满足连续控制信

号的需求。1.特点模拟量输入/输出模块FXon-3A

为两通道输入，一通道输出，在输入/输出的基础上选择电流或电压由用户的接线决定。特殊功能模块2.接线FXon-3A

模块接线图CH2CH1CH2电

流

输

出

电

压

输

出电

流

输

入

电

压

输

入2+CH1LOOA项

目说

明模拟电路电源要求24V

DC(1±10%),90mA(来自主单元的内部电源)数字电路电源要求5V

DC,30mA(来自主单元的内部电源)绝缘模拟和数字电路之间光电耦合器绝缘

模拟通道之间无绝缘占用的I/O点数在扩展母线上占用8个I/0点(输入或输出)电压输入电流输入特殊功能模块3.技术指标FXon-3A

的技术指标见表。模拟量输入/输出模块FXon-3A

的技术指标项

目说

明模拟输入范围在出货时，已为0～10V

DC输入选择了0~250的范围如果把FXo-3A用于电流输入或区分0～10V

DC之外的电压输入，则需要重新调整偏置和增益模块不允许两个通道有不同的输入特性0～10V,0～5V

DC,电阻200kΩ警告：

输入电压超过-0.5V、+15V就可能损坏该

模块4~20mA,电阻250

Ω警告：输入电流小于-2mA或大于+60mA就可能损

坏该模块数字分辨率(输入)8位最小输人信号分辨率40mV:0～10V/0～250(出货时)依据输

入特性而定64μA:4~20mA/0～250依据数据输

入特性而变总精度±0.1V±0.16mA处理时间TO指令处理时间×2÷FROM指令处理时间输入特点[出货时]250

250o

0.040

10模拟输入电压2500.0200

模拟输入电压2554.06420模拟输入电流模块不允许两个通道有不同的输入特性特殊功能模块模拟量输入/输出模块FXon-3A的技术指标、20.32mV数字值数字值数字值10.2V5.1V项

目说

明模拟输出范围电压输出电流输出在出货时，已为0～10V

DC输入选择了0~250的范围如果把FX₀N-3A用于电流输入或区分0～10V

DC之外的电压输入，则需要重新调整偏置和增益DC0～10V,0～5V,外部负载：1kΩ~1

MΩ4～20mA,外部负载：500

Ω或更小数字分辨率(输出)8位最小输出信号分辨率40mV:0～10V/0～250(出货时)依据输

入特性而变64

μA:4～20mA/0~250依据数据输

入特性而变总精度±0.1V±0.16mA处理时间TO指令处理时间×3输出特点100.040[出货时]

250数字值0.020上o数字值10F25020.22mA4054数字值250如果使用大于8位的数字源数据，则只有低于8位的数据有效。附加(高)位将被忽略掉ZS9特殊功能模块模拟量输入/输出模块FXon-3A的技术指标模拟输出电流mA模拟输出电压模拟输出电压256特殊功能模块4.BFM

的分配FXon-3A模块BFM

的分配见表。FXon-3A

模块BFM

的分配表缓冲存储器编号b15～b8b7b6b5b4b3b2b1b00保留通过BFM#17的b0选择的A/D通道的当前值输入数据(以8位存储)16在D/A通道上的当前值输出数据(以8位存储)17保留D/A启动A/D启动A/D通道1~5,18～31保留5.增益与偏移增益与偏移是使用FXon-3A模块要设定的两个重要参数

。特殊功能模块四

、特殊功能模块的编号MTSUBISH最多连8块主单元和模块连接图FX₂N-4AD-PT第0号FX₂n-48MRPLC基本单元FX₂N-4AD第2号FXoN-3A第1号第

7

号特殊功能模块五、模拟量输入/输出模块的读写操作BFM

中的数据是通过FROM

指令或TO

指令使PLC

主单元与模块进行数据交换。FROM是

PLC

主单元从BFM读数据的指令，TO

是从PLC主单元将数据写到BFM

的指令。特殊功能模块1.FROM

指令FROM指令是BFM

读出指令，助记符、指令代码、操作数、程序步见表。FROM指令的属性FROM

指令是将第“m1”号扩展模块中BFM

编号为“m2”开始的n

个数据读入PLC

主单元，并存于D指定元

件的n

个数据寄存器中。指令名称助记符指令代码操作数程序步读特殊功能

模块指令FROMFNC78mlm2DnFROM-9步(D)FROM-17步K、H(ml=0～7)K、H(m2=0～31)KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZK、H(n=0～32)特殊功能模块2.TO

指令TO

指令是BFM

写入指令，助记符、指令代码、操作

数、程序步见表。TO

指令的属性TO

指令是将PLC

主单元以S

元件为首地址的n

个字数据，写到第

“m1”号扩展模块中，并存于BFM

编号为“M2”开始的n个缓冲存器中。指令名称助记符指令代码操作数程序步写特殊功能

模块指令TOFNC79mlm2DnTO-9步(D)TO-17步K、H(ml=0～7)K、H(m2=0~31)KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZK、H(n=1~32)本任务的实施需要任务中指定的硬件条件与现场控制设备，在具备硬件条件与现场控制设备的情况下，按如下步骤任务实施。1.连接并调整调试好现场控制设备，确保完

好。2

.

按顺序接入PLC

主单元、FX₂N-4AD-PT

特殊功能模块、FXon-3A特殊功能模块。3.确定特殊功能模块的编号。特殊功能模块任务实施特殊功能模块4.将温度传感器、压力传感器、电动调节阀的控制信号

连接到相应的特殊功能模块。5.特殊功能模块BFM

的分配。6

.

确

定A/D

、D/A

转换中的比例关系，进行工程单位与读入数值之间的换算。7.编写用户程序。8.各单元单独调试后进行系统调试。特殊功能模块任

务

2

通信模块及其应用知识点

：·

串行通信模块RS

、PRUN

指令技能点

：·会使用串行通信模块和RS指令、PRUN指令实现PLC

与外部设备、PLC

与PLC之间的通信特殊功能模块任务提出在工业控制中，经常要用到PLC

与计算机的通信，PLC与其他设备如变频器、触摸屏、机械手、视觉系统、数据检测系统等的通信。本任务只

简要实现将数据寄存器D100~D109中的数据按16

位通信传送出去，并将接收的数据转存到D000~D008中。任务分析

要想完全实现PLC

与其他设备之间数据的发送和接收，还必须有相应的支持该PLC

通信的驱动程序，包括通信接口、端口设置、通信模式设置、程序传送、数据传送、系统监控等。应用系统不同，设置方式也不同。本任务编制的梯形图如图所M8000[RST

M8161[RS

D500

K10

D400

K10

X000BMOVD100

D500

K10ShT

M8122M8123BMOVD400

D0

K9RST

M812316位通信模式设置设置传送和接收缓冲区的地址和范围将D100~D109中的数据送入传送缓冲区将传送控制置位执行传送将接收缓冲区的转存到D0~D008中M8123置OFF,可接收新的数据特殊功能模块数据通信传送程序特殊功能模块1.异步串行通信接口RS232C采用按位串行的方式，传递的波特率规定为19200、9600、4800、2400、1200、600、300

等。在通信距离较近，波特率要求不高的场合可以

直接采用，既简单又方便。但是，由于RS232C

接口采用单端发送、单端接收，所以，在使用中有数

据通信速率低、通信距离近(15m)

、抗共模干扰能

力差等缺点。相关知识特殊功能模块RS422接口采用差动发送、差动接收的工作方式，发送器、接收器仅使用+5V

电源，因此在通信速率、通信距离、抗共模干扰能力等方面，较RS232C接口都有了很大提高。使用RS422

接口，最大数据通信速率可达10Mbit/s(对

应通信距离为12m),最大通信距离1200m

(对应通信速

率为10kbit/s)。特殊功能模块RS485接口的信号传送是用两根导线之间的电位差来表示逻辑1和逻辑0的，这样，RS485接口仅需两根传输线就

可完成信号的接收和发送任务。传输线也采用差动接收、差

动发送的工作方式，而且输出阻抗低、无接地回路问题，所以它的