10 FX2N系列可编程控制器的特殊功能模块

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,可编程控制器应用技术,第十章,FX,2N,系列,可编程控制器的特殊功能模块,目录,特殊功能模块的类型及使用,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,可编程凸轮控制器,FX,2N,-1RM-SET,1,内容提要,2,FX,2N,系列可编程控制器的特殊功能模块种类繁多，功能齐全，是组成闭环控制系统及专用控制环节的重要单元。本章着重介绍模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,、模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,和可编程凸轮控制器,FX,2N,-1RM-SET,的基本功能，主要技术指标和应用实例。力求说明特殊功能模块的使用模式。,第一节,特殊功能模块的类型及使用,一、,FX,2N,系列,PLC,特殊功能模块的类型及用途,模拟量输入模块,模拟量输出模块,脉冲输出模块,高速计数模块,可编程凸轮控制器,3,第一节,特殊功能模块的类型及使用,二、,FX,2N,系列,PLC,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。,每个特殊功能模块都有一个确定的地址编号。,FX,2N,-48MR,FX,2N,-4AD,FX,2N,-16EX,FX,2N,-4DA,FX,2N,-32ER,FX,2N,-4AD-PT,0,号,2,号,1,号,图,10-1 FX,2N,-48 MR,与特殊功能模块连接示意图,4,第一节,特殊功能模块的类型及使用,FX,2N,系列可编程控制器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。,2. FX,2N,PLC,与特殊功能模块之间的读,/,写操作,5,第一节,特殊功能模块的类型及使用,(1),特殊功能模块读指令,指令名称,助记符,指令代码,操作数,程序步,m1,m2,D,n,读指令,FROM,FNC78,K,、,H,m1=0,7,K,、,H,m2=0,31,KnY,、,KnM,、,KnS,、,T,、,C,、,D,、,V,、,Z,K,、,H,n=1,32,FROM 9,步,(D) FROM 17,步,表,10-1,特殊功能模块读指令要素,6,第一节,特殊功能模块的类型及使用,K2,K10,D10,K6,FNC78,FROM,XOO1,m1,m2,m,D,图,10-2 FROM,指令格式,7,第一节,特殊功能模块的类型及使用,(2),特殊功能模块写指令,指令名称,助记符,指令代码,操作数,程序步,m1,m2,S,n,写指令,TO,FNC79,K,、,H,m1=0,7,K,、,H,m2=0,31,KnY,、,KnM,、,KnS,、,T,、,C,、,D,、,V,、,Z,、,K,、,H,K,、,H,n=1,32,FROM 9,步,(D) FROM 17,步,表,10-2,特殊功能模块写指令要素,8,第一节,特殊功能模块的类型及使用,H2,K10,D20,K2,FNC79,TO,XOO1,m1,m2,m,S,图,10-3 TO,指令格式,9,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,一、技术指标及端子连接,1.,技术指标,图,10-4,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,外观,10,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,项目,电压输入,电流输入,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,DC-10,+10V(,输入电阻,200k),绝对最大输,15V,DC-20,+20mA(,输入电阻,250),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,-2048,+2047,分辨率,5mV(10V1/2000),20A(20mA1/1000),综合精确度,1%(,在,-10,+10V,范围,),1%(,在,-20,+20mA,范围,),表,10-3 FX,2N,-4AD,技术指标,11,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,项目,电压输入,电流输入,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,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,DC24V10% 55mA,I/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,5V30mA,续表,12,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,2.,端子连接,图,10-5 FX,2N,-4AD,接线图,注意：当采用电流输入信号或电压输入信号时，端子的连接方法不一样。,13,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,二、缓冲寄存器及设置,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,指令读和写操作目标。,该缓冲寄存器区由,32,个,16,位的寄存器组成，编号为,BFM#0,#31,。,14,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,1.,缓冲寄存器,(BFM),编号,BFM,内容,*,#0,通道初始化 缺省设定值,=H0000,*#1,CH1,平均值取样次数,(,取值范围,1,4096),默认值,=8,*#2,CH2,*#3,CH3,*#4,CH4,#5,CH1,分别存放,4,个通道的平均值,#6,CH2,#7,CH3,#8,CH4,表,10-4 FX,2N,-4AD,模块,BFM,分配表,15,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,BFM,内容,#9,CH1,分别存放,4,个通道的当前值,#10,CH2,#11,CH3,#12,CH4,#13,#14,#16,#19,保留,#15,A/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,*,#20,恢复到默认值或调整值 默认值,=0,*,#21,*,#21,禁止零点和增益调整 缺省设定值,=0,1(,允许,),续表,16,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,BFM,内容,*,#22,零点,(Offset),、增益,(Gain),调整,b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1,b0,G4,O4,G3,O3,G2,O2,G1,O1,*,#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,#31,不能使用,续表,17,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,表中内容需要说明的有以下几点。,1.,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,FX,2N,-4AD,模块的运行参数,调整其输入方式、输入增益和零点等。,2.,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。,3.PLC,用,FROM,指令可将不*号的,BFM,内的数据读入。,18,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,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,。,2.,缓冲寄存器,(BFM),的设置,H0000,中每位数值表示的含义如下：,位,(bit) = 0,：设定输入范围,- 10,+ 10V,；,位,(bit) = 1,：设定输入范围,+ 4,+ 20mA,；,位,(bit) = 2,：设定输入范围,- 20,+ 20mA,；,位,(bit) = 3,：关闭该通道。,19,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,输入当前值送到,BFM#9,#12,输入平均值送到,BFM#5,#8,。,各通道平均值取样次数由,BFM#1,#4,来指定。取样次数范围,1,4096,若设定值超过该数值范围,按缺省设定值,8,处理。,当,BFM#20,被置,1,时,整个,FX,2N,-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。,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,。,20,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,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。,BFM#23,和,#24,中设定值以,mV,或,A,为单位,但受,FX,2N,-4AD,的分辨率影响,其实际影响应以,5mV/20A,为步距。,BFM#30,中存的是特殊功能模块的识别码, PLC,可用,FROM,指令读入。,BFM#29,中各位的状态是,FX,2N,-4AD,运行正常与否的信息。,21,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,BFM#29,的位,ON,OFF,b0,当,b1,b3,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,b2,DC24V,电源故障,电源正常,b3,A/D,模块或其他硬件故障,硬件正常,b4,b9,未定义,b10,数值超出范围,-2048,+2047,数值在规定范围,b11,平均值采用次数超出范围,1,4096,平均值采用次数正常,b12,零点和增益调整禁止,零点和增益调整允许,b13,b15,未定义,表,10-5 BFM#29,中各位的状态信息,22,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,三、应用举例,【,例,1】FX,2N,-4AD,模拟量输入模块连接在最靠近基本单元,FX,2N,-48MR,的地方。现要求仅开通,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,FX,2N,-48MR,的数据寄存器,D0,和,D1,中。,分析：,由特殊功能模块的地址编号原则可知,FX,2N,-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如图,10-6,所示。,23,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,图,10-6,例,1,的梯形图,24,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,【,例,2】,试通过程序对模拟量输入模块,FX,2N,-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,。,分析：,由特殊功能模块的地址编号原则可知，,FX,2N,-4AD,模拟量输入模块编号为,0,号。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。相关的程序及说明见图,10-7,所示。,25,第二节,模拟量输入模块,FX,2N,-4AD,图,10-7,例,2,的梯形图,26,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,一、技术指标及端子连接,1.,技术指标,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,27,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,DC-10,+10V(,外部负载电阻,1k,1M),DC+4,+20mA(,外部负载电阻,500,以下,),数字输入,电压,=-2048,+2047,电流,=0,+1024,分辨率,5mV(10V1/2000),20A(20mA1/1000),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% 130mA,I/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 30mA,表,10-6 FX,2N,-4DA,技术指标,28,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,2.,端子连接,V+,I+,VI-,V+,I+,VI-,CH1 CH4,FX,2N,-4DA,电压输出信号,电流输出信号,图,10-9 FX,2N,-4DA,接线图,29,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,二、缓冲寄存器及设置,模拟量功能模块,FX,2N,-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,30,BFM,内容,*,#0(E),模拟量输出模式选择 缺省值,= H0000,*,#1,CH1,输出数据,*,#2,CH2,输出数据,*,#3,CH3,输出数据,*,#4,CH4,输出数据,*,#5(E),输出保持或回零 缺省值,=H0000,#6,、,#7,保留,*,#8(E),CH1,、,CH2,的零点和增益设置命令，初值为,H0000,*,#9(E),CH3,、,CH4,的零点和增益设置命令，初值为,H0000,表,10-7 FX,2N,-4DA,模块,BFM,分配表,31,BFM,内容,*,#10,CH1,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,*,#11,CH1,的增益值,*,#12,CH2,的零点值,*,#13,CH2,的增益值,*,#14,CH3,的零点值,*,#15,CH3,的增益值,*,#16,CH4,的零点值,*,#17,CH4,的增益值,#18,、,#19,保留,续表,32,BFM,内容,*,#20(E),初始化 初值,=0,*,#21(E),I/O,特性调整禁止,初值,=1,#22,#28,保留,#29,出错信息,#30,识别码,K3010,#31,保留,注,:1.,带*号的,BFM,缓冲寄存器可用,TO,指令将数据写入。,2.,带,E,表示数据写入到,EEPROM,中，具有断电记忆。,续表,33,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,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,。,2.,缓冲寄存器,(BFM),的设置,在,H0000,中,:,位,(bit)=0,时,电压输出,(-10,+10V),；,位,(bit)=1,时,电流输出,(+4,+20mA),；,位,(bit)=2,时,电流输出,(0,+20mA),。,34,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,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),。,35,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,PLC,由,RUN,转为,STOP,状态后, FX,2N,-4DA,的输出是保持最后的输出值还是回零点，则取决于,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,。,36,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,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。,b3,b2,b1,b0,G2,O2,G1,O1,其中,:,b3,b2,b1,b0,G4,O4,G3,O3,(a),(b),图,10-10 BFM#8,和,#9,为零点和增益调整的设置对应值,37,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,BFM#10,#17,为零点和增益数据。,BFM#20,为复位命令。,BFM#21,为,I/O,状态禁止调整的控制。,BFM#29,中各位的状态是,FX,2N,-4DA,运行正常与否的信息。,FX,2N,-4DA,的识别码为,K3010,，存于,BFM#30,中。,38,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,三、应用举例,【,例,3】 FX,2N,-4DA,模拟量输出模块的编号为,1,号。现要将,FX,2N,-48MR,中数据寄存器,D10,、,D11,、,D12,、,D13,中的数据通过,FX,2N,-4DA,的四个通道输出，并要求,CH1,、,CH2,设定为电压输出,(-10,+10V), CH3,、,CH4,通道设定为电流输出,(0,+20mA),并且,FX,2N,-48MR,从,RUN,转为,STOP,状态后, CH1,、,CH2,的输出值保持不变, CH3,、,CH4,的输出值回零。试编写程序。,39,第三节,模拟量输出模块,FX,2N,-4DA,满足以上要求的梯形图下图所示。,其中,为通道,CH1,、,CH2,传送数据的寄存器,D10,、,D11,的取值范围为,-2000,+2000 ;,为通道,CH3,、,CH4,传送数据的寄存器,D12,、,D13,的取值范围为,0,+1000,。,40,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,一、,FX2N-1RM-SET,的特点,FX2N-1RM-SET,外形,41,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,1.,可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,FX,2N,-1RM-SET,在此种检测中，控制分辨率为,1(,或,0.5),，响应速度为,830rpm/1(,或,415rpm/0.5),。,42,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,联机时必须放置在,FX,2N,的最后部，且最多可连接,3,台,FX,2N,-1RM-SET,。,PLC,通过,FROM/TO,指令对,FX,2N,-1RM-SET,进行监视和控制，利用,PLC,的输出端实现,48,点的输出。,可以使用计算机安装的,PLC,专用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。,FX,2N,-1RM-SET,的程序存储在,EEPROM,中，当与,FX,2N,联机时可设置,8,个程序库。,2.,可与,PLC,联机使用,43,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,通过操作面板进行监视和控制,可连接,FX,2N,晶体管输出扩展单元,通过该扩展单元实现,48,点的输出。,FX,2N,-1RM-SET,的程序存储在,EEPROM,中。,3. FX,2N,-1RM-SET,独立使用,44,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,其他的特点：,4.,掉电保护功能,5.,本机具有的其他功能,6.,对连接电缆的限制,45,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,二、缓冲寄存器及设置,FX,2N,-1RM-SET,的联机运行,缓冲寄存器,(BFM),编号,缓冲寄存器,(BFM),的设置,46,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,0,W,、,K,D7144,#1,参考角度,0,机械参考角度的设置,W,、,K,D7145,#2,、,#8002,、,#9002,程序库号,(00,07),0,当与,PLC,连接时有效,W,#3 #8003,、,#9003,命令,0,W,#4,输出禁止,(Y000,Y017),0,b=0,允许,b =1,禁止输出,W,表,10-8 FX,2N,-1RM-SET,缓冲寄存器,BFM,分配表,(,部分,),47,注：,FX,2N,-1RM-SET,缓冲寄存器使用时要注意。,1.,当,PLC,同时连接两个或三个,FX,2N,-1RM-SET,时, PLC,通过读,/,写最近一台,FX,2N,-1RM-SET,的缓冲寄存器编号,:BFM#8000,#8999(,对应第二台,FX,2N,-1RM-SET),、,BFM#9000,#9999(,对应第三台,FX,2N,-1RM-SET),的相关数据，实现与第二和第三台,FX,2N,-1RM-SET,的通讯。,2.FX,2N,-1RM-SET,缓冲寄存器内的数据均为,16,位,2,进制数。,3.,当角度采用单倍值表示时，分辨率为,1,度；当采用,2,倍值表示时，分辨率为,0.5,度。,48,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,b15,b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1,b0,未使用,禁止键盘,RUN,到,PRG,操作,局部自动角校正,自动角校正,程序库规格,EEPROM,写保护,旋转方向,分辨率,0:,允许,1:,不允许,0:,不使用,1:Y000,Y003,使用,0:,不使用,1:Y000,Y017,使用,0:,外部输入,1:,与,PLC,连接,0:,允许写入,1:,不允许,0:,时钟方向,1:,计数器方向,0:0.5,度,1:1,度,表,10-9,初始设置缓冲寄存器,(BFM#0),49,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,b15,b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1,b0,未使用,在,BFM,的保持区域写指令,初始化,BFM,的保持区域,RUN,方式下写指令,复位,选择参考角,PRG,方式,RUN,方式,0:,允许,1:,不允许,0:,不使用,1:Y000,Y003,使用,上升沿有效,上升沿有效,上升沿有效,上升沿有效,上升沿有效,表,10-10,命令缓冲寄存器,(BFM#3),50,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,b15,b9,b8,b7,b6,b5,未使用,通信错误,FX,2N,-1RM-SET(3,台,),与,PLC,连接,FX,2N,-1RM-SET(2,台,),与,PLC,连接,初始化,BFM,的保持区域显示,1:,出错,b7=1 b6=1,b7=0 b6=1,b5=1,b4,b3,b2,b1,b0,RUN,方式下写显示,错误报警,旋转为计数器方向,旋转为时钟方向,运行显示,b4=1,b3=1,b2=1,b1=1,b0=1,表,10-11,工作状态显示缓冲寄存器,(BFM#28),51,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,23,22,21,20,旋转角传感器没连接,EEPROM,不能写入,程序库号超范围,数据超范围,表,10-12,错误报警缓冲寄存器,(BFM#29),52,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,三、可编程凸轮控制器的应用举例,【,例,4】,图,10-13,为可编程控制器,FX,2N,-80MT,及其扩展单元,FX,2N,-16EYT,与可编程凸轮控制器,FX,2N,-1RM-SET,的连接图,要求由,FX,2N,-80MT,读取,FX,2N,-1RM-SET,的输出状态信息,并通过,FX,2N,-80MT,的输出端输出控制信号,同时,FX,2N,-80MT,能够对,FX,2N,-1RM-SET,发出运行、编程和复位的命令。试设计该程序。,FX,2N,-16EYT,FX,2N,-80MT,FX,2N,-1RM-SET,0,号,图,10-13,例,4,连接图,53,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,当可编程凸轮控制器,FX,2N,-1RM-SET,与,PLC,联机工作时,可以通过,FROM/TO,指令,实现对可编程凸轮控制器的控制。,PLC,的控制程序如图,10-14,所示。其中,PLC,的输入信号,X000,、,X001,、,X002,可以实现对可编程控制的运行控制。,54,第四节 可编程凸轮控制器,FX,2N,-1,RM-SET,图,10-14,例,4,的梯形图,55,END,