Transcript 第十章

可编程控制器应用技术
第十章 FX2N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FX2N-4AD
模拟量输出模块FX2N-4DA
可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET
1
内容提要
FX2N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 FX2N-4AD、模
拟量输出模块 FX2N-4DA和可编程凸轮控制器 FX2N1RM-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。
2
第一节 特殊功能模块的类型及使用
 一、FX2N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、FX2N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。
FX2N48MR
FX2N4AD
FX2N16EX
FX2N4DA
0号
图10-1
1号
FX2N32ER
FX2N4AD-PT
2号
FX2N-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
2. FX2NPLC与特殊功能模块之间的读/写操作
 FX2N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。
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
表10-1 特殊功能模块读指令要素
指令
名称
助记
符
指令
代码
操作数
读指
令
FROM
FNC78 K、H
K、H
m1=0～ m2=0
7
～31
m1
程序步
m2
6
[D·]
n
KnY、KnM、 K、H FROM 9步
KnS、T、C、 n=1 (D) FROM
D、V、Z
～32 17步
第一节 特殊功能模块的类型及使用
XOO1
m1 m2 [D·] m
FNC78 K2 K10 D10 K6
FROM
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
表10-2 特殊功能模块写指令要素
指令 助记 指令 操作数
名称 符
代码 m1
m2
写指
令
TO
FNC79
K、H
K、H
m1=0～ m2=0
7
～31
8
程序步
[S·]
n
KnY、KnM、 K、H
KnS、T、C、 n=1
D、V、Z、K、 ～32
H
FROM 9步
(D) FROM
17步
第一节 特殊功能模块的类型及使用
XOO1
m1 m2 [S·] m
FNC79 H2 K10 D20 K2
TO
图10-3
TO 指令格式
9
第二节 模拟量输入模块FX2N-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 FX2N-4AD外观
10
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
表10-3
项目
FX2N-4AD技术指标
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 DC-20～+20mA(输入电阻
200kΩ)绝对最大输
250Ω)绝对最大输入
±15V
±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(10V×1/2000)
综合精确度
±1%(在-10～+10V范围) ±1%(在-20～+20mA范围)
11
20μA(20mA×1/1000)
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
续表
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
DC24V±10%
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
55mA
12
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
2.端子连接
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。
图10-5
FX2N-4AD接线图
13
第二节 模拟量输入模块FX2N-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FX2N-4AD
1.缓冲寄存器(BFM)编号
表10-4
FX2N-4AD模块 BFM分配表
BFM
内容
*#0
通道初始化 缺省设定值=H0000
*#1
CH1
*#2
CH2
*#3
CH3
*#4
CH4
#5
CH1
#6
CH2
#7
CH3
#8
CH4
平均值取样次数(取值范围1～4096)
默认值=8
分别存放4个通道的平均值
15
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
续表
BFM
内容
#9
CH1
#10
CH2
#11
CH3
#12
CH4
分别存放4个通道的当前值
#13～#14
#16～#19
保留
#15
A/D转换速 当设置为0时,A/D转换速度为15ms/ch,为默认值
度的设置
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)
16
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
续表
BFM
*#22
*#23
*#24
内容
零点(Offset)、
增益(Gain)调整
b7
b6
b5
b4 b3 b2
b1 b0
G4
O4
G3
O3 G2 O2
G1 O1
零点值
增益值
缺省设定值=0
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
17
第二节 模拟量输入模块FX2N-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FX2N-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FX2N-4AD
2.缓冲寄存器(BFM)的设置
①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。
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FX2N-4AD
②输入当前值送到BFM#9～#12,输入平均值送到BFM#5～#8。
③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。
④当BFM#20被置1时,整个FX2N-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。
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、1。缺省设定为0、1。
20
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
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、O(增益—零点)位的状态来指定。
⑦BFM#23和#24中设定值以mV或μA为单位,但受FX2N-4AD
的分辨率影响,其实际影响应以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。
⑨BFM#29中各位的状态是FX2N-4AD运行正常与否的信息。
21
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
表10-5
BFM#29中各位的状态信息
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
22
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
 三、应用举例
【例1】FX2N-4AD模拟量输入模块连接在最靠近基本单元
FX2N-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FX2N48MR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FX2N-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FX2N-4AD
图10-6
例1的梯形图
24
第二节 模拟量输入模块FX2N-4AD
【例2】 试通过程序对模拟量输入模块FX2N-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，FX2N-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FX2N-4AD
图10-7 例2的梯形图
26
第三节 模拟量输出模块FX2N-4DA
 一、技术指标及端子连接
1.技术指标
模拟量输出模块
FX2N-4DA
27
表10-6
项目
FX2N-4DA技术指标
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 DC-10～+10V(外部负载电阻
围
1kΩ～1MΩ)
DC+4～+20mA(外部负载
电阻500Ω以下)
数字输入
电压=-2048～+2047
电流=0～+1024
分辨率
5mV(10V×1/2000)
20μA(20mA×1/1000)
综合精确度
满量程10V的±1%
满量程20mA的±1%
转换速度
隔离方式
2.1mS(4通道)
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 DC24V±10%
I/O占有点数
130mA
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
28
第三节 模拟量输出模块FX2N-4DA
2.端子连接
电压输出信号
○
○
电流输出信号
○
○
V+ I+ VI- …… V+ I+ VICH1 …… CH4
FX2N-4DA
图10-9
FX2N-4DA接线图
29
第三节 模拟量输出模块FX2N-4DA
 二、缓冲寄存器及设置
 模拟量功能模块 FX2N-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
表10-7
FX2N-4DA模块 BFM分配表
BFM
内容
*#0(E) 模拟量输出模式选择
*#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
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
31
续表
BFM
内容
*#10
CH1的零点值
*#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
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
32
续表
BFM
内容
*#20(E)
初始化
*#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
初值=0
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。
33
第三节 模拟量输出模块FX2N-4DA
2.缓冲寄存器(BFM)的设置
 ① 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。
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FX2N-4DA
 ② 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FX2N-4DA
 ③ PLC由 RUN转为STOP状态后, FX2N-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FX2N-4DA
 ④ 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。
其中:
b3
b2
b1
b0
G2
O2
G1
O1
(a)
b3
b2
b1
b0
G4
O4
G3
O3
(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FX2N-4DA
 ⑤ BFM#10～#17为零点和增益数据。
 ⑥ BFM#20为复位命令。
 ⑦ BFM#21为I/O状态禁止调整的控制。
 ⑧ BFM#29中各位的状态是FX2N-4DA运行正常与否的信息。
 ⑨ FX2N-4DA的识别码为K3010，存于BFM#30中。
38
第三节 模拟量输出模块FX2N-4DA
 三、应用举例
【例3】 FX2N-4DA模拟量输出模块的编号为1号。现要将
FX2N-48MR中数据寄存器D10、D11、D12、D13中的数据通过
FX2N-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 FX2N-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FX2N-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FX2N-1RM-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FX2N-1RM-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 FX2N-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FX2N-1RM-SET
2.可与PLC联机使用
① 联机时必须放置在 FX2N的最后部，且最多可连接3台
FX2N-1RM-SET。
② PLC通过 FROM/TO指令对 FX2N-1RM-SET进行监视和控
制，利用PLC的输出端实现48点的输出。
③ 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。
④ FX2N-1RM-SET的程序存储在EEPROM中，当与FX2N联机时
可设置8个程序库。
43
第四节 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET
3. FX2N-1RM-SET独立使用
① 通过操作面板进行监视和控制,可连接 FX2N晶体管
输出扩展单元,通过该扩展单元实现48点的输出。
② FX2N-1RM-SET的程序存储在EEPROM中。
44
第四节 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-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FX2N-1RM-SET
 二、缓冲寄存器及设置
FX2N-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
表10-8
BFM号
FX2N-1RM-SET缓冲寄存器BFM分配表 (部分)
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 W、K D7145
度的设置
#2、
程序库号 0
#8002、 (00～07)
#9002
#3
命令
#8003、
#9003
#4
当与PLC连
接时有效
W
0
W
输出禁止 0
(Y000～
Y017)
b=0允许,b W
=1禁止输出
47
注：FX2N-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FX2N-1RM-SET时, PLC通过读
/写最近一台FX2N-1RM-SET的缓冲寄存器编号:BFM#8000～
#8999(对应第二台FX2N-1RM-SET)、BFM#9000～#9999(对应第
三台FX2N-1RM-SET)的相关数据，实现与第二和第三台 FX2N1RM-SET的通讯。
2.FX2N-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FX2N-1RM-SET
表10-9
b15
～b7
b6
未使
用
禁止键 局部自 自动角 程序库 EEPROM 旋转方 分辨率
盘RUN到 动角校 校正
规格
写保护 向
PRG操作 正
0:允许
1:不允
许
b5
初始设置缓冲寄存器 (BFM#0)
0:不使
用
1:Y000
～Y003
使用
b4
b3
0:不使
用
1:Y000
～Y017
使用
49
0:外部
输入
1:与
PLC连
接
b2
0:允许
写入
1:不允
许
b1
b0
0:时钟 0:0.5
方向
度
1:计数 1:1度
器方向
第四节 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET
表10-10
b15～
b7
b6
b5
未使用 在BFM 初始化
的保持 BFM的保
区域写 持区域
指令
命令缓冲寄存器 (BFM#3)
b4
b3
b2
RUN方 复位 选择
式下写
参考
指令
角
0:允许 0:不使用 上升沿 上升 上升
1:不允 1:Y000～ 有效
沿有 沿有
许
Y003使用
效
效
50
b1
b0
PRG方
式
RUN方
式
上升沿 上升沿
有效
有效
第四节 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET
表10-11
工作状态显示缓冲寄存器 (BFM#28)
b15～b9
b8
b7
b6
未使用
通信错误
FX2N-1RMFX2N-1RM初始化BFM
SET(3台)与 SET(2台)与 的保持区域
PLC连接
PLC连接
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 旋转为时钟 运行显示
器方向
方向
b4=1
b3=1
b2=1
51
b1=1
b5
b0=1
第四节 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET
表10-12
23
错误报警缓冲寄存器 (BFM#29)
22
旋转角传感器 EEPROM不能
没连接
写入
52
21
20
程序库号超范
围
数据超范围
第四节 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-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 FX2N-80MT及其扩展单
元 FX2N-16EYT与可编程凸轮控制器 FX2N-1RM-SET的连接
图,要求由FX2N-80MT读取 FX2N-1RM-SET的输出状态信息,
并通过 FX2N-80MT的输出端输出控制信号,同时 FX2N-80MT
能够对 FX2N-1RM-SET发出运行、编程和复位的命令。试
设计该程序。
FX2N-80MT FX2N-16EYT FX2N-1RM-SET
0号
图10-13
53
例4连接图
第四节 可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET
 当可编程凸轮控制器 FX2N-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FX2N-1RM-SET
图10-14
55
例4的梯形图