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1、机电设备调试与维护,20122013 第一期 机电教研室申爱民,本期专题内容,一、普通机床电气系统运行、维护、维修 二、PLC系统设计、维护与保养 三、生产线电气系统维修 四、机电一体化主要子系统应用及维护 五、气动控制系统设计与维护 六、数控机床系统及电气维护与维修,专题四：机电一体化主要子系统,检测系统安装、检测 PLC控制变频调速器 步进电机驱动系统 伺服电机启动系统,模拟量的应用,PLC功能模块的模拟量处理功能，适应较为复杂的模拟量控制 模拟量控制基本原理：,模拟量输入输出模块及其应用,模拟量输入模块（ A / D 模块）是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
2、。输入的模拟信号经运算放大器放大后进行 A / D 转换，再经光电祸合器为 PLC 提供一定位数的数字信号。,模拟量输出模块（ D / A 模块）是将 PLC 运算处理后的数字信号转换为相应的模拟信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟信号输出接口一般由光电隔离、 D / A 转换和信号驱动等环节组成。,模拟量相关概念,缓冲存储器：PLC对特殊功能模块控制，统一应用指令格式。三菱FX系列PLC中设置专门用于PLC与模块间进行信息交换的区域为缓冲存储器（BFM）。 缓冲存储器包括内容：模块控制信号位、模块参数等控制条件、模块工作状态信息、运算与处理结果、出错信息等。 对模块控制：写入
3、指令TO 读出指令FROM,模拟量输入输出模块使用,接在 FX2N 基本单元右边总线上的特殊功能模块（如模拟量输入模块 FX2N - 4AD 、模拟量输入输出模块 FX0N - 3A 、温度采集模块 FX2N - 4AD - PT 等），从最靠近基本单元的那一个开始顺次为0 7 号。,FROM指令,FROM指令：将特殊功能模块的缓冲器（BFM）的内容读入到PLC指定的地址中，为一个读指令。格式： FROM K0 K7 D1 K1 X1：是指令执行的条件，只能X1接通才能执行FROM指令。 FROM：是指令代码，代表特殊功能模块的缓冲存储器（BFM）的阅读指令 K0：是模块所在PLC的实际地址，
4、确定指令要执行的对象是哪个模块。如在FX系列中从基本单元开始，一次向右第1、第2、第3等个功能模块，对应的模块地址一次为K0，K1，K2 K7：为指定模块缓冲存储器的地址,K7为代表第7个缓冲存储器地址BFM#7； D1：为FROM指令读取缓冲区数据后，将数据存放的地址； K1：为需要读取的点数，若指定为K1，表示只读取当前缓冲区的地址，若是K2，表示要读取当前缓冲区及下一个缓冲区的地址，K3则是当前和下两个缓冲区的地址，以此类推；,X001,FROM指令含义,指令含义：当X1接通时，则指令将第一块特殊功能模块的第7号缓冲区内的数据读出，并将读出的数据保存到D1指定的地址里面； 若指令最后面的
5、K1改换成K2，则指令的意思是：将第一块特殊功能模块的第7、8号缓冲区内的数据读出，并将读出的数据保存到D1及后面地址的D2里面；,TO指令,TO指令：将PLC指定的地址的数据写入特殊功能模块的缓冲器（BFM）中，为一个写指令。格式： TO K0 K17 D5 K1 X1：是指令执行的条件，只能X1接通才能执行TO指令。 TO：是指令代码，向特殊功能模块的缓冲存储器（BFM）写入数据指令 K0：是模块所在PLC的实际地址，（确定指令要执行的对象是哪个模块。如在FX系列中从基本单元开始，一次向右第1、第2、第3等个功能模块，对应的模块地址一次为K0，K1，K2） K17：为指定模块缓冲存储器的地
6、址,K17为代表第17个缓冲存储器地址BFM#17； D5：为TO指令要写入的实际数据，功能与FROM指令中的K7类似； K1：为需要读取的点数，（若指定为K1，表示只读取当前缓冲区的地址，若是K2，表示要读取当前缓冲区及下一个缓冲区的地址，K3则是当前和下两个缓冲区的地址，以此类推）。,X001,TO指令含义,指令含义：当X1接通时，则指令将PLC的数据存储器D5的数据写入第一特殊功能模块的第17号缓冲区地址内； FX2N系列的PLC有关模拟量的特殊功能模块有：FX2N2AD（2路模拟量输入） FX2N4AD（4路模拟量输入） FX2N8AD（8路模拟量输入） FX2N4ADPT（4路热电阻
7、直接输入） FX2N4ADTC（4路热电偶直接输入） FX2N2DA（2路模拟量输出） FX2N2LC（2路温度控制PID模块）等,FX2N2AD模块应用,FX2N2AD模块有2路模拟量输入，将接收到的模拟量转换成12位数字量，以补码形式存于16位数字寄存器中。 传输速度15ms/K，综合精度1%。 可电压、电流输出：电压输入信号范围DC-10+10V，输入阻抗200k，分辨率5mV；电流输入范围：DC-20+20mA，输入阻抗250 ，分辨率20A。,FX2N2AD模块主要性能表,性 能 表,FX2N2AD接线,每个通道有三个接线端子：一个COM端、一个电压输入端、一个电流输入端 不能一个为
8、电压输出一个为电流输入，因为两道道使用一样的偏差值和增益值。 当两个通道选择电压输入时，用VIN0及COM端；两个通道用电流值时，用IIN0及COM端，并短路VIN0和IIN0。,FX2N2AD输入特性,FX2N2AD模块A/D转换后的数据范围为04000。即0V输入时对应的数字量为0，10V时对应的数字是4000；420mA电流输入时，4mA对应的数字是0，20mA对应的数据时4000。,FX2N2AD计算实例,压力变送器量程010MPa，输出信号420mA，转换后得到数字为N，求以KPa为单位的压力值。 010MPa（10000KPa）对应转换后数字04000，根据转换特性， 可在执教坐标
9、系中画出压力、 电流及数据量之间的关系。 得到：N/4000=实际压力/10000,FX2N2AD缓冲区地址分配,说明：BFM#0，其中前8位（b0b7）是A/D转换后的前8位数据；BFM#1，其中前4位（b0b3）是A/D转换后的前4位数据（ 12位的后4位数据），共12位数据；那么读取数据时先读BFM#0前8位，后读BFM#1前4位，再把读取数据合并。 BFM#17：0位用来确定数据转换通道（CH1、CH2），b0=0时转换的为通道1，b0=1时转换通道为2。；b1位用于执行A/D转换，由01时就可以执行A/D转换。,FX2N2AD编程,先确定转换通道，即BFM#17的b0位，0是1通道，
10、1则通道2。操作是通过TO指令把0或1写入BFM#17。 通道指定后就可以执行A/D转换，操作是通过TO指令把BFM#17的b1位写入0，再写入1 读取A/D转换后的数据量，即读取数据。由于A/D转换的12位数据分别存放在不同的BFM中，因此要分两个步骤进行。 先读取BFM#0内的前8位数据，就是转换后的前8位，再读取BFM#1内的前4位，组合成12位数据，即转换后的实际数据。,FX2N2AD编程,标准程序：X0接通， 则PLC从第一块模拟量 模块的通道1中读取数 据，并将读取数据存放 在D100里面。 FX2N2AD模块K2M0是从BFM#0读取的前8位数据；K1M8是从BFM#1读取的前4
11、位数据；两则组合成12位数据。 K2M0和K1M8的组合就是K3M0。组合上要注意字与位的合理分配。,FX2N2DA应用,FX2N2DA是专用的将12位数字量转换成对应模拟量的特殊模块。 2路输出通道。通过输出端子变换，可任意选择电压或电流输出。 电压输出：信号范围DC-10V+10V，可接负载阻抗1K1M，分辨率5mV，精度0.1V； 电流输出：信号范围DC420mA，可接负载阻抗不大于250，分辨率20A，精度0.2mA； 工作电源DC24V。两通道输出要占用8个映像单元，在软件上占用8个I/O点数，在计算PLC系统总点数考虑在内。,FX2N2DA性能表,性 能 表,FX2N2DA信号接线
12、,输出信号采用双股屏蔽电缆与外部执行机构连接。当电压输出有干扰或噪声时，可以接电容 电压输出输出信号为V+和VI-，并将端子VI-和I+连接 电流输出：输出信号为I+和VI-. 接地端与PLC主单元接地端连接。,FX2N2DA输出特性,当数字量为4000时，输出电压为10V，电流20mA；当数字量为0时，输出电压为0、电流也为0 通过设定数字 量的大小，可 输出不同的 电压或电流信号。,FX2N2DA缓冲寄存器（FBM）分配表,BFM#16，输出数据的8位数据。因为是12位数据，须分两次输出。 BFM#17，将b0由1变0，CH2的D/A转换开始。 b1由1变0， CH1的D/A转换开始。将b
13、2由1变0 ，D/A转换的低8位数据保持（即BFM#16输出8位数据后通过此b2来保持住，然后再由BFM#16输出4位数据）。 模块数据转换数据当前值只能保持8位，必须进行两次传送才能完成12位的转换。,缓冲寄存器（FBM）分配表,分配,FX2N2DA编程,当条件X1接通时，PLC数据写入第一模块通道1，执行模拟量的控制和调节。 通过改变D100的数值大小，来控制2DA模块的模拟量输出的大小。 该程序把D100分解为16位，先把前8位数据写入#16缓冲区（此缓冲区为数据输入区），然后把这8位数据保存，再写另外4位数据到#16缓冲区，组成12位数据，然后再执行此通道的D/A转换。,FX2N2DA
14、编程,编程,FX2N2DA偏置与增益的调整,FX2N2DA偏置值和增益值出厂时已经设置好：数字值04000，电压输出010V。 当FX2N2DA作为电流输出时，必须重新调整偏置值和增益值。 调节：对数字值设置实际的输出模拟值 具体方法：通过FX2N2DA的容量调节器，用电压和电流表。增益可设置为04000任何数字。 为获得最大分辨率，电压输出对于10V模拟输出值数字值调整到4000；电流输出时，20mA为4000。 偏置值可根据需要仁义进行调整。一般情况下，电压输出时偏置值设为0V，电流输出时设为4mA。 注意事项：对通道1和通道2分别进行偏置调整和增益调整；反复交替调整，知道获得数值稳定；按
15、照先增益后偏置顺序。,模拟量模块应用总体特点,实际生产过程中，模拟量都是通过信号变送器传递给模拟量模块的； 传感器（变送器）提供的电量或非电量转换成标准的直流电流或直流电压信号，一般是010V，420mA。电压输出型变送器具有恒压型性质，电流输出型变送器具有恒流型性质。 模拟信号需要远距离传输时，应选择电流信号；因为远距离模拟电压信号抗干扰能力差；,二线制信号传递,二线制：现场变送器与仪器仪表控制室联系仅用两根线，即使电源线也是信号线。 三线制：一根电源线，两根信号线（其中一根GND）。 四线制：两根正负电源线，两根信号线，（其中一根GND）。 二线制的优点：不易受寄生热电偶和沿电阻压降和飘移
16、的影响，线较细节省电缆成本；减低干扰；将4mA用于零电平，是判断开路与短路或长期损坏（0mA）状态比较方便；不会因为各个信号传输的线长不同、不同通道间转换等情况造成精度差异，实现分散采集、集中控制。 一般二线、三线需要屏蔽线，且可靠接地。 单片机控制系统在几十米或几百米远距离传输小信号方面还是难题。,模拟量计算实例,问题：若模拟量模块采集的电流信号020mA的输入信号，转换后数字量是065535。而接入模块的模拟量信号用420mA。 解：要求是020mA对应 数字是065535，则420mA 对应数字是1310765535， 若现在读取的数字是N， 对应的实际电流T，可用以下公司换算： （N-13107）/（65535-13107）=（T-4）/（20-4） T是020mA中的一个电流值，N是电流为T时对应的数字值，65535是20mA对应数字值，13107是4mA对应
