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1、第8章 可编程控制器的特殊功能模块教学目的及要求 通过教学，使学生了解模拟量处理模块和通信模块的功能及使用方法。8.1 模拟量处理模块及应用FX系列PLC模拟量输入/输出模块主要包括4模拟量输入模块FX-4AD，2模拟量输出模块FX-2DA，2通道热电阻温度传感器模拟量输入模块FX-2DA-PT，4通道热电偶温度传感器模拟量输入模块FX-4AD-TC等。1. 模拟量输入模块FX-4AD的技术指标FX-4AD为4通道12位A/D转换模块，是一种具有高精度的直接在扩展总线上的模拟量输量单元。FX-4AD的技术指标如表8-1所示。表8-1 FX-4AD技术指标项目电压输入电流输入4通道模拟量输入。通
2、过输入端子变换可选电压或电流模拟量输入范围DC-10+10V（输入电阻200k）绝对最大输入15VDC-20+20mA（输入电阻250）绝对最大输入32mA数字量输出范围带符号为的16位二进制（有线数值11位）数值范围-2048+2047分辨率5mV（10V1/XXXX）20A（20mA1/1000）综合精确度1%(在-10+10V范围)1%(在-20+20V范围)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量24（110%）VDC 50mAI/O占有点数程序上为8点（计输入或输
3、出点均可），有PLC供电的消耗功率为5V 30mA2 模拟量输出模块FX-2DA的技术指标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是一种具有高精度的直接在扩展总线上的模拟量输出单元。FX-2DA的技术指标如表8-2 所示。表8-2 FX-2DA技术指标项目电压输入电流输入2通道模拟量输出。根据电流输出还是电压输出，使用不同的端子模拟量输出范围-10+10V DC（外部负载电阻110M）+4+20mA DC（外部负载电阻500以下）数字量输入电压=-2048+2047电流=01024分辨率5mV（10V1/XXXX）20A（20mA1/1000）综
4、合精确度满量程10V的1%1%(在-20+20V范围)转换速度每通道9ms（高速转换方式时为每通道3.5ms）隔离方式模拟量与数字量间用光电隔离。与基本单元来的电源经DC/DC转换器隔离。通道间没有隔离模拟量用电量24（110%）VDC 130mAI/O占有点数程序上为8点（计输入或输出点均可），有PLC供电的消耗功率为5V 30mA3. 模拟量输入输出模块使用 模块的连接与编号如图8-1所示，接在FX基本单元右边扩展总线上的特殊功能模块（如模拟量输入模块FX-4AD、模拟量输出模块FX-2DA、温度传感器模拟量输入模块FX-2DA-PT 等），从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号为07 号。
5、FX-48MRX0X27Y0Y27FX-4ADFX-8EXX30X37FX-2AFX-32ERX40X57Y30Y47FX-2AD-PT 0号 1号 2号图8-1 功能模块连接 缓冲寄存器（BFM）编号 特殊功能模块FX-4AD、FX-2DA的缓冲寄存器BFM，是FX-2DAtongPLC基本单元进行数据通讯的区域，这一缓冲寄存器区由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0#31。a. FX-4AD模块BFM的分配表见表8-3。表8-3 FX-4AD模块BFM分配表BFM内容*#0通道初始化 缺省设定值=H 0000*#1通道1平均值取样次数 缺省值=8*#2通道2*#3通道3*#4通道4#
6、5通道1平均值#6通道2#7通道3#8通道4#9通道1当前值#10通道2#11通道3#12通道4#1319不能使用*#20重置为缺省设定值 缺省设定值=H 0000*#21禁止零点和增益调整 缺省设定值=0.1（允许）*#22零点、增益调整b7b6b5b4b3b2b1b0G4O4G3O3G2O2G1O1*#23零点值 缺省设定值=0*#24增益值缺省设定值=5000*#25*#28空置*#29出错信息BFM内容*#30识别码2 010D*#30不能使用b. FX-2DA BFM 分配表如表8-4所示。表8-4 FX-2DA 模块BFM分配表BFM内容*#0模拟量输出模块（电流/电压） 缺省值=
7、H 00*#1通道1输出数据*#2通道2输出数据#34空置*#5输出保持或回零 缺省值=H 0000#619空置*#20重置为缺省设定值 缺省设定值=H 0000*#21禁止零点和增益调整 缺省设定值=0.1（允许）*#22零点、增益调整b3b2b1b0G2O2G1O1*#23零点值（单位mV或A） 缺省设定值=0*#24增益值（单位mV或A） 缺省设定值=H5000#2528空置#29出错信息#30识别码3 010D#31空置表8-5 读特殊功能模块指令要素指令名称助记符指令代码操作数程序步m1m2Dn读特殊功能模块指令FROMFNC78K、H(m1=07)K、H(m2=031)KnY、Kn
8、M、KnS T、C、D、V、ZK、H(n=132)FROM9步(D)FROM17步图8-2 FROM指令使用说明表8-6 写特殊功能模块指令要素指令名称助记符指令代码操作数程序步m1m2Dn写特殊功能模块指令TOFNC79K、H(m1=07)K、H(m2=031)K、H、KnX、KnY、KnM、KnS T、C、D、V、ZK、H(n=132)TO9步(D)TO17步图8-3 TO指令使用说明图8-4 例1梯形图图8-5 例2的梯形图8.2 通信模块及应用8.2.1 可编程序控制器通信与网络概述问题提出 1. 什么是可编程控制器的通信？ 2. 通信的方式有哪些？ 3. 什么是实时性？ 4. 可编程
9、序控制器之间是如何连接的？ 可编程序控制器的组网与通讯是近年来自动化领域颇受重视的新兴技术。在可编程控制器及其网络中存在两类通信：一类是并行通信，另一类是串行通信。 1. 通信方法的含义 可编程控制器网络是由几级子网复合而成，每级子网中都配置不同的协议，其中大部分是公司的专用通信协议。 各级子网的通信过程是由通信协议决定的。从根本上讲，要搞清楚某级可编程控制器子网的通信就必须彻底剖析它所采用的通信协议，这个工作量很大，更何况大多数又都是各公司的专用协议。繁琐的协议规定常会掩盖问题的本质，通常会遇到这样的情况：两个公司的专用协议，从协议的规定，帧格式等表面现象看可能有明显的不同，然而它们关于如何
10、实现通信的思路却极为相似，如出一辙。抓住它们的同一性，就会把表面上孤立无关的事情串联起来。正是基于这样一种思想，我们引入了“通信方法”这一概念。 可编程控制器网络的各级子网无论采用总线结构，还是环形结构，它的通信介质是共享资源。挂在共享介质上的各站要想通信，首先要解决共享通信介质使用权的分配问题，这就是常说的存取控制或访问控制。 一个站取得了通信介质使用权，并不等于完成了通信过程，还有怎样传送数据的问题，这就是常说的数据传送方式。比如说采用的数据传送方式是否要先建立一种逻辑连接，然后再传送？所采用的数据传送方式发给对方的数据是否要对方应答？发出去的数据是由一个站收，或者多个站收，还是全体接收？
11、诸如此类就是所谓的数据传送方式。 这里所谓的通信方法 = 存取控制方式 + 数据传送方式。本来存取控制方式与数据传送方式都是通信协议有关层次的内容，这里专门把它们抽出来加以介绍，是因为用它们来描述一种通信过程与人们意念上有关通信的概念非常接近。对于局域网来说，存取控制方式与数据传送方式是其通信协议最核心的内容。 2. 工业局域网实时性的含义 工业局域网对实时性是有要求的，各级子网对实时性的要求不同。通常愈靠底层的子网对实时性要求愈高，愈靠上层的子网对实时性的要求愈低。 实时性通常采用“响应时间”来定量描述。响应时间是指某一系统对输入做出响应所需的时间，以 ms, s, min, h 为计量单位
12、。响应时间越短，就标志着系统的实时性越好。 可编程控制器网络中，各站通过通信子网互连在一起，当某站对子网请求通信时，它对响应时间是有要求的。不同站对实时性的要求可能不同，同一站中不同通信任务对实时性的要求也可能不同。一项通信任务的实时性得到满足是指其响应时间小于规定的时限；一个站的实时性合乎要求是指该站提出的所有通信任务在指定的时限内都能获得响应。整个通信子网的实时性符合要求是指分布在子网上每一个站的每项通信任务的实时性均得到保证。 要保证可编程控制器网络的实时性必须满足下列三个时间约束条件： a. 必须限定每个站每次取得通信权的时间上限值，以防某一站长期霸占子网而导致其它各站实时性恶化。 b
13、. 应当保证在某一固定的时间周期内，通信子网上的每个站都有机会取得通信权，这将为每个站提供基本实时性。 c. 对于重要的站可优先服务，对于某项紧急通信任务应当给予优先处理，应当可以用静态（固定）的方式赋予某些站以较高的优先权，应当可以用动态（临时）方式赋予某些紧急任务紧急以较高的优先权。 可编程控制器网络的实时性首先是由它所选用的存取控制方式来保证的。此外提高实时性还可以通过减少通信协议的层数来实现，一般靠底层的子网采用只包含 3 层通信协议的塌缩结构，这正是为了提高实时性，另外选择适当的数据传送方式对于提高实时性有明显的效果，发送数据要求对方应答，比无应答服务慢得多，要求连接又要应答的服务则
14、更慢，而广播式通信最快。当然不能只考虑实时性，还要考虑可靠性。 3. 可编程控制器控制网络与可编程控制器通信网络的概念 可编程控制器网络包括可编程控制器控制网络与可编程控制器通信网络两种，人们常常不加以区分，把这两种可编程控制器网络当成一回事，其实它们是不同的。 (1) 可编程控制器控制网络 a. 功能 可编程控制器控制网络是只传送 on/off 开关量，且一次传送的数据量较少的网络。例如可编程控制器的远程 I/O 链路，通过 Link 区交换数据的可编程控制器同位系统。 b. 特点 可编程控制器控制网络尽管要传送的开关量远离可编程控制器，但可编程控制器对它们的操作，就像直接对自己的 I/O 区操作这样简单、方便迅速。 (2) 可编程控制器通信网络 a. 功能 可编程控制器通信网络又称高速数据公路，这类网络既可传送开关量又可传送数字
