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第5章 可编程控制器的模拟量 控制与编程
? 5.1模拟量的基本概念 ? 5.2模拟量模块及其编程 ? 5.3模拟量控制的应用

5.1模拟量的基本概念
? 模拟量:在时间上、数值上都连续变化的物理量。 1、初始性 ? 模拟量大部分是自然界中的初始变量。

? 对非电量进行测量、处理、控制时,要把非电量转化 成模拟电信

号。 ? 标准的模拟电压信号:0~10V。 ? 标准的模拟电流信号:4~20mA或0~20mA ? 模拟电信号的产生过程:见图5-1

5.1模拟量的基本概念

5.1模拟量的基本概念
2、连续性 ? 模拟量随时间的变化曲线是光滑而连续的,没有间断 点。 ? 变化曲线见图5-2 3、转换性 ? A/D转换;D/A转换。 4、过程性 ? 模拟量控制系统=过程控制系统:输入信号和输出信号 都是模拟量的控制系统。 ? 模拟量控制系统框图:图5-4

5.2 模拟量模块及其编程
? FX2系列PLC的模拟量控制模块主要有:4路 输入、2路输出模块F2-6A-E;4路输入模块 FX-4AD; 2路输出模块FX-2DA 等。 ? 常用的模拟量模块外形图见图5-5

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
? F2-6A-E模拟量输入输出单元功能模块既可用 于Fl、F2系列PLC,也适用于FX2和FX2C系 列PLC。 ? F2-6A-E是8位4通道输入、2通道输出的模拟 量输人输出模块。 ? F2-6A-E输入输出特性如表5-1所示。

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
1、输入通道 ? 4路模拟量输入通道分别记为0、1、2、3。 ? 每个通道都可以用开关设置成电压或电流输入状态。 ? 量程可设定成DC 0~5V、 DC 0~10V、 DC4~20mA、DC0~20mA。 2、输出通道 ? 2路模拟量输出通道分别记为0、1。 ? 每个通道都可以用开关设置成电压或电流输出状态。 ? 量程可设定成DC 0~5V、 DC 0~10V、 DC4~20mA、DC0~20mA。

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
3、通道编号 ? 与F1、F2系列PLC配合 ? F1、F2系列PLC中有3个扩展接口,分别编号为000、 ? 400、500。F2-6A-E直接与相应接口相连即可。 ? 电气连接时的通道编号(见图5-6) ? 输入/输出的通道号由3位数字组成。

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
? 与F1、F2系列PLC配合 输入通道编号12种表示法 CH010~CH013 CH410~CH413 CH510~CH513 输出通道编号6种表示法 CH000~CH001 CH400~CH401 CH500~CH501

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
? 与F1、F2系列PLC配合 ? 编写指令时的通道编号 输入通道编号12种表示法 K010~K013 K410~K413 K510~K513 输出通道编号6种表示法 K000~K001 K400~K401 K500~K501

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
? 与FX2系列PLC配合 ? 与FX2系列PLC配合时,它们之间必须加一个FX224EI接口单元。每个FX2系列PLC最多可接3个FX224EI。每个FX2-24EI可提供16个输入点,8个输出点。 ? FX2-24EI与FX2基本单元相接时,由近到远依次编号 为NO.1、 NO.2、 NO.3。地址用输入输出的首元件号 表示。X40,Y30(实际地址X40~X57, Y30~Y37);X60,Y40 (实际地址X60~X77, Y40~Y47) ;X100,Y50 (实际地址X100~X117, Y50~Y57) 。(见图5-8)

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
? 与FX2系列PLC配合 ? 电气连接时的通道编号(见图5-9) 输入通道编号表示法 X□□,Y□□010~ X□□,Y□□013 输出通道编号表示法 X□□,Y□□000~ X□□,Y□□001

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
? 与FX2系列PLC配合

? 编写指令时的通道编号
输入通道编号表示法 X□□,Y□□K010~ X□□,Y□□K013 输出通道编号表示法 X□□,Y□□K000~ X□□,Y□□K001

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
4、数据传输 ? F1、F2系列PLC与F2-6A-E之间进行数据传输时, 是PLC的D000~D777数据寄存器与F2-6A-E的锁存 器之间进行。(3位BCD码) ? FX2系列PLC与F2-6A-E之间进行数据传输时,是 PLC的D000~D512、 D1000~D2999数据寄存器 与F2-6A-E的锁存器之间进行。(4位BCD码) ? 数据传输及处理关系见图5-10

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
5、编程方法 ? F1、F2系列PLC: 从F2-6A-E读数据用功能指令F670 K85。此时数 据源为F2-6A-E的输入通道;数据目标为PLC的数据 寄存器D700~D777。 在图5-11中,F671为设定线圈,用于指明数据来源; F672为设定线圈,用于指明数据传送目标;F670为功 能线圈,K85指明模拟量读操作; 程序段含义:当X400得电时,PLC将连接400扩展 口的F2-6A-E的输入第2号通道中的模拟量,转换成8位 二进制数后读入PLC,被处理为3位BCD码存入PLC的 D730中

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
5、编程方法 ? F1、F2系列PLC: 向F2-6A-E写数据用功能指令F670 K86。此时数据 源为PLC的数据寄存器D700~D777;数据目标为F26A-E的输出通道。 在图5-12中,F671为设定线圈,用于指明数据源; F672为设定线圈,用于指明数据传送目标;F670为功 能线圈,K86指明模拟量写操作; 程序段含义:当X400得电时,PLC将D740中的3位 BCD码处理为8位二进制数后转换成模拟量写到连接000 扩展口的F2-6A-E的输出第1号通道中。

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
5、编程方法 ? FX2系列PLC: 从F2-6A-E读数据用功能指令ANRD。此时数据源为 F2-6A-E的输入通道;数据目标为PLC的数据 寄存器D000~D512、 D1000~D2999 。 在图5-13中,X40、Y30为扩展口号, K10为数据 来源; D300为数据传送目标;ANRD指明模拟量读操 作; 程序段含义:当X0得电时,PLC将连接X40,Y30 扩展口的F2-6A-E的输入第0号通道中的模拟量,转换成 8位二进制数后读入PLC,被处理为4位BCD码存入PLC 的D300中。

在图5-13中,X40、Y30为扩展口号, K10为数据 来源; D300为数据传送目标;ANRD指明模拟量读操 作; 程序段含义:当X0得电时,PLC将连接X40,Y30 扩展口的F2-6A-E的输入第0号通道中的模拟量,转换成 8位二进制数后读入PLC,被处理为4位BCD码存入PLC 的D300中。

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
5、编程方法 ? FX2系列PLC: 向F2-6A-E写数据用功能指令ANWR。此时数据源为 PLC的数据寄存器D000~D512、 D1000 ~ D2999 ; 数据目标为F2-6A-E的输出通道。 在图5-14中, X40、Y30为扩展口号, D310为数据 源;K00为数据传送目标;ANWR指明模拟量写操作; 程序段含义:当X0得电时,PLC将D310中的4位BCD 码处理为8位二进制数后写到连接X40,Y30扩展口的F26A-E中,转换成模拟量后从输出第0号通道输出。

在图5-14中, X40、Y30为扩展口号, D310为数据 源;K00为数据传送目标;ANWR指明模拟量写操作; 程序段含义:当X0得电时,PLC将D310中的4位 BCD码处理为8位二进制数后写到连接X40,Y30扩展 口的F2-6A-E中,转换成模拟量后从输出第0号通道输出。

5.2.1模拟量输入/输出单元 F2-6A-E
? 综合编程方法(P129图5-15、图5-16)

读入



求和





加 求平均值F



求平均值F


平均值 F输出 写

求绝对值 求绝对值

f= F1-F 求压力差
减 减 压力差2f 保存
K78

乘 乘

压力差2f 输出

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 1、FX-4AD模拟量输入模块 ? FX-4AD为4通道12位A/D转换模块,根据 外部连接方法及PLC指令,可选择电压输入或 电流输入,是一种具有高精确度的输入模块。 通过简易的调整或根据PLC的指令可改变模拟 量输入的范围。瞬时值和设定值等数据的读出 和写入用FROM/TO指令进行。FX-4AD的 技术指标如表5-2所示 。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 缓冲寄存器(BFM)分配: ? FX系列PLC基本单元与FX-4AD、FX-2DA 等之间的数据通信是由FROM指令和TO指令 来执行的,FROM是基本单元从FX-4AD、 FX-2DA读数据的指令,TO是从基本单元将 数据写到FX-4AD、FX-2DA的指令。实际上 读、写操作都是对FX-4AD、FX-2DA的缓冲 寄存器BFM进行的。这一缓冲寄存器区由32 个l 6位的寄存器组成,编号为BFM#0~#31。 FX-4AD模块BFM的分配表详见表5-2。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 表中带*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的设定值即可 改变FX-4AD模块的运行参数,调整其输入方 式,输入增益和零点等。 ? 从指定的模拟量输入模块读人数据前应先将设 定值写人,否则按缺省设定值执行。 ? PLC用FROM指令可将不带*号的BFM内的数 据读入。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ①在BFM#0中写入十六进制4位数字H□□□□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, 各位数字的意义如下: ? □=0:设定输入范围-1OV~+l0V ? □=1:设定输入范围+4mA~+20mA ? □=2:设定输入范围-20mA~+20mA ? □=3:关闭该通道 ? 例如BFM#0=H3310时,则 CH1:设定输入范围-10V~+10V CH2:设定输入范围+4mA~+20mA CH3、CH4:关闭该通道

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 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来 指定。取样次数范围从1-4096,若设定值超过 该数值范围时,按缺省设定值8次处理。 ? ④当BFM#20被置1时,整个FX-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办法。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ⑤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、l。 零点:数字量输出为0时的输入值。 增益:数字输出为+l000时的输入值。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ⑥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、 0(增益-零点)位的状态来指定。 例如,若BFM#22的G1、01位置1,则 BFM#23和24的设定值即可送入通道l的增益 和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一 调整,也可独立调整。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ⑦BFM#23和#24中设定值以mV或μA为单位, 但受FX-4AD的分辨力的影响,其实际响应以 5mV/20μA为步距。 ? ⑧BFM#30中存的是特殊功能模块的识别码。 PLC可用FROM指令读入。FX-4AD的识别码 为K2010。用户在程序中可以方便地利用这一 识别码传送数据前先确认该特殊功能模块。 ⑨BFM#29中各位的状态是FX-4AD运行正常 与否的信息。例如,b2为OFF时,表示 DC24V电源正常,b2为哦ON时,则电源有 故障。用FROM指令将其读入,即可作相应处 理。 ? BFM#3l不能使用

? 指令格式: ? FROM是基本单元从FX-4AD、FX-2DA读数 据的指令,TO是从基本单元将数据写到FX5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块 4AD、FX-2DA的指令。实际上读、写操作都 是对FX-4AD、FX-2DA的缓冲寄存器BFM进 行的。 ? 图5-17中,程序含义为:将编号为2的特殊功 能模块中缓冲存储器BFM编号从10开始的6个 单元数据内容读入基本单元,并保存于D10开 始的6个数据寄存器中。
X4 FROM m1 K 2 m2 K10 [D.] n

D10

K6

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 图5-18中,程序含义为:将基本单元中D20开 始的1个数据寄存器的内容写入编号为2的特殊 功能模块,并保存于编号从10开始的1个单元 缓冲存储器BFM 中。
X4 TO m1 H 2 m2 [S.] D20 n K1

K10

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 2、 FX-2DA模拟量输出模块 ? FX-2DA为2通道12位D/A转换模块,每个通 道可独立设置电压或电流输出。FX-2DA是一 种具有高精确度的输出模块。通过简易的调整 或根据PLC的指令可改变模拟量输出的范围。 瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROM /TO指令进行。FX-2DA的技术指标如表5-3。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 缓冲寄存器(BFM)分配: ? FX-2DA BFM分配如表5-3所示。 ? 在表5-3中,带*号的BFM缓冲寄存器可用TO 指令将数据写入。 ? 通常在PLC由STOP转为RUN状态时将数据 写入这些BFM中。当FX-2DA上电时,BFM 的值被复位,恢复到其缺省设定值。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ①BFM#0中的两位十六进制数是分别用来控制 两通道的输出模式的,最低位控制CH1,最高 位控制CH2。H00中: 0=0时,电压输出(10V~+10V) 0=1时,电流输出(+4mA~ +20mA) 例如,H1O表示CH1为电压输出, CH2为电流输出。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ②输出数据写在BFM#1和BFM#2 BFM#1为 CH1数据(缺省值=0) BFM#2为CH2数据(缺 省值=0) ? ③PLC由RUN转为STOP状态后,FX-2DA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

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ④当BFM拄20被置l时,整个FX-2DA的设定值 均恢复到缺省设定值。这是快速地探除零点和 增益的非缺省设定值的办法。 ? ⑤若BFM#21的b1、b0置1、0,则增益和零点 的调整值禁止改动。要改动零点和增益的设定 值时,必须令b1、b0的值为0、1。 零点:数字量输人为0时的输出值 增益:数字输入为+1000时的输出值。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ⑥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真22的G-0(增益-零点)位的状 态来指定。例如,当BFM#22的G1、 O1位置l,则BFM#23和BFM#24的设 定值即可送人通道1的增益和零点寄存器。 各通道的增益和零点既可统一调整也可 以独立调整。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? ⑦BFM#23和#24中设定值以mV或μA为单位, 但受FX-2DA的分辨力的影响,其实际响应以 5mV/20μA为步距。 ? ⑧FX-20DA的识别码为K3010,存于BFM#30 中。 ? ⑨BFM#29中各位的状态是FX-20DA运行正常 与否的信息。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块

? 3、模块编号 ? 接在FX2基本单元右边扩展总线上的特殊功能 模块(例如FX-4AD、FX-2DA、FX-2AD-PT等), 从最靠近基本单元的那一个开始顺次编为0~7 号。如图5-19所示。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 4、编程方法 ? 程序举例 : ? 例1 图5-20中,FX-4AD模拟量输入模块连 在最靠近基本单元FX-64MR的地方,故特殊 功能模块号为N0。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 数定为4次,而PLC中的D0和D1分别接收这 两个通道输入量平均值数字量,并编梯形图程 序。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 例2 若FX-2DA模拟量输出模块接在2号模块 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状杰后, 最后的输出值保持不变,编写梯形图程序。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 5、零点增益的调整 ? FX-4AD和FX-2DA的零点和增益调整方便、两 种模块上均有零点、增益调整开关,利用这些 开关直接调整,也可以通过TO指令改写相应 BFM的值,调整零点和增益。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 1)输人类型的选择 输入类型选为(0~5)V、 (0~10)V和(O~20)mA时,各个通道可混合选 择,若某一通道选择(4~20)mA,则所有的通道 都需设置为(4~20)mA。 ? 2)输出类型设置 (O~5)V、(0~10)V、(O~ 20)mA和(4~20)mA。

5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
? 3)增益值调整 0~250的数字量值转换成 (0~5)V、(0~10)V、(0~20)mA和(4~20)mA 等。当有必要将8位转换最大值时,可将数字 量值调整至255满量程。 ? 4)零点调整各通道独立进行。


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