特殊功能模块的编程及应用

1、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到无法用通用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。,特殊功能单元：用于实现CPU无法实现的特定功能的单元，其功能的实现独立于CPU。 特殊功能单元的工作原理： 基本单元通过FROM/TO指令与特殊功能单元实现数据交换。,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

2、模块,分类：,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05V,010V,15V,420mA；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。,第一节 AD/DA 模块,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1/280.38

3、%； 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。,数模转换单元（FX2N-4DA）,FX2N-4DA,缓冲存储器（BFM）位于特殊功能单元内，用于存放与特殊功能有关的数据及模块状态等，BFM以16位为单位存放数据，CPU通过FROM/TO指令访问BFM。,特殊功能单元（FX2N-4DA）,FX2N-4DA缓冲存储器分配：,O =0：输出保持 O =1：复位为偏置值,特殊功能单元（FX2N-4DA）,TO指令： 把数据写入特殊功能单元的BFM中。 FROM指令： 从特殊功能单元的BFM中读出数据。,指令 模块号 BFM地址号 源数据

4、传送个数,指令 模块号 BFM地址号 目标数据 传送个数,0号模块的BFM 0#地址,H2110,0号模块的BFM 29#地址,D10,0：电压输出模式（-10V-+10V） 1：电流输出模式（+4mA-20mA） 2：电流输出模式（0mA-+20mA）,特殊功能单元（FX2N-4DA）,FX2N-4DA转换特性（电压）： FX2N-4DA使用程序例：,（出厂设定，用户可调整。）,十六位脉冲执行型指令,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20A，5mV 在程序中，占用8

5、个输入输出点，一台FX0N最多可连接8个FX0N-4AD模块。 2、模块编号 从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号07。 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TO/FROM指令。,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420mA; 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

6、+10V ；CH2：设定输入范围420mA ；CH3，CH4：关闭。 （2）输入的当前值送到BFM#912，输入的平均值送到BFM#58。 （3）各通道平均值取样次数分别由BFM#14指定，取样次数范围14096，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。

7、 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中，可作响应处理。,模拟量输入输出模

8、块FX-3A FX-3A有2个输入通道和1个输出通道，最大分辨率为8位。 输入输出模拟量可选择：010VDC、05VDC、420mA。 用TO/FORM指令进行数据传送和参数设置。 占用8个I/O点。,FX-3A内部数据缓冲寄存器（BFM）分配,FX-3A使用说明,FX0N-3A系列PLC可写入（TO指令）或读取（FROM指令）FX0N-3A的缓冲寄存器；,M0为ON时， 第一条TO指令将H00写入BFM17，b0=0,选择通道1，第二条TO指令将H02写入BFM17，b1b0=10启动通道1开始A/D转换， FROM指令读取FX0N3A通道1的模拟量并存入D0中， M0为OFF时，读取通道2

9、的模拟量并存入D1。,当M0为ON时， 第一条TO指令将D2中的数字量写入BFM#16，该数字量被FX0N-3A转换为模拟量， 后两条TO指令分别将H04和H00写入BFM#17，使b2=10启动D/A转换。,四、程序举例,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X05； PLC输入/输出间存在着因扫

10、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K Hz，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；,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

11、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、 F2-32RM-SET,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

12、，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-SET RS-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,FX0N-232ADP 通信用适配器 在FX0N单元上可连接1台于左侧。 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。 除与各种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。

13、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。 FX0N-232ADP 适配器或功能扩展板（FX-232-BD ）连接到PLC上，即可与PC、打印机、条码读出器等装有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

14、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变换接口FX-485PC-IF-SET FX-485PC-IF-SET用于将RS-232C信号转换为RS-485信号，以便有RS-232C接口的计算机与PLC通信 一台PC机最多可与16台PLC通信。,RS-485通信用适配器与通信用功能扩展板,FX-485是绝缘型通信适配器，一台FX系列PLC可安装一个FX- 485 -ADP， FX- 485 BD是RS-485通信用功能扩展板， 传输距离为50m，最大传输速率为19200bit/s， 一台FX系列PLC可安装一块FX-485-BD， 除与PC通信外，通过FX-485-BD还可在两台FX间实现并联连接。 使用RS-485通信适配器或功能扩展板，可将PC作为主站，对FX系列PLC进行集中管理和监视，实现生产线、车间或工厂的监视和自动化。 若干FX通过FX- 485 ADP或FX-485-BD串级相连，再通过FX-485PC-IF连接到PC