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1、模块六 特殊功能模块及其应用,知识目标:了解PLC通信模块、模拟量输入/输出模块、位置控制模块使用常识,能力目标:能正确进行PLC主机、特殊功能模块和外部设备的硬件接线,并能进行一般参数设置,通信模块及其应用,模拟量输入/输出模块及其应用,位置控制模块及其应用,应用举例,一、通信模块及其应用 PLC与计算机、PLC与外部设备、PLC与PLC之间的信息交换称为PLC通信。PLC通信的目的是通过共同约定的通信协议和通信方式,传输和处理交换的信息。,1PLC与计算机通信 1)PLC通信的基本概念 并行通信与串行通信 通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种方式。 并行通信是指数据的各个位同时进行传
2、输的一种通信方式。 串行通信是指数据一位一位地传输的方式。,串行通信的类型 目前,串行通信主要有两种类型:异步通信和同步通信。 异步通信是把一个字符看作一个独立的信息单元,字符开始出现在数据流的相对时间是任意的,每一个字符中的各位以固定的时间传送。 同步通信方式所用的数据格式没有起始位、停止位,一次传送的字符个数可变。在传送前,先按照一定的格式将各种信息装配成一个包,该包包括供接收方识别用的同步字符一个或两个,其后紧跟着要传送的n个字符,再后就是二个校验字符。,串行通信的连接方式 串行通信有三种 单工方式:只允许数据按照一个固定方向传送,通信两点中的一点为接收端,另一点为发送端,且这种确定是不
3、可更改的。 半双工方式:信息可在两个方向上传输,但在某特定时刻接收和发送是确定的。 全双工方式:则同时可作双向通信,两端可同时作发送端、接收端。,2)PLC与计算机数据通信方式 过程通道连接通信方式 用过程输入/输出(I/O)装置进行通信的通信方式,如图6-1所示。,调制解调连接通信方式 调制解调连接的通信方式如图6-2所示。,高速数据通道连接通信方式,3)PLC与上位机的通信 PLC与上位机通信接口 PLC通信主要采用串行异步通信,其常用的串行通信接口标准有RS-232C、RS-422A和RS-485等。 RS-232C是美国电子工业协会EIA于1969年公布的通信协议,它的全称是“数据终端
4、设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。RS-232C接口标准是目前计算机和PLC中最常用的一种串行通信接口。,RS-232C只能进行一对一的通信,RS-232C可使用9针或25针的D型连接器,表6-1列出了RS-232C接口各引脚信号的定义以及9针与25针引脚的对应关系。,PLC与上位机的通信模块 PC与PLC的通讯方式一般采用为三菱PLC配备的专用通讯模块,如FX2N-232-BD、FX-232ADP、FX2N-232IF。,图6-7 PLC与计算机通信的系统构成,2PLC与PLC的通信 在较大规模的控制系统中,有时需要两台或两台以上的PLC进行控制。在
5、FX2N系列中,利用光纤并行通信适配器FX2N-40AP/AW和双绞线并行通信适配器FX2N-40AW,可实现两台PLC的自动数据传送,达到两台PLC并联运行的目的。,3PLC和变频器通信 1)系统硬件组成,图6-9 系统配置,图6-10 FX2N-485-BD通讯板外形图,2)硬件安装方法 用网线专用压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接;另一头则按图6-9图6-11的方法连接FX2N-485-BD通讯模板,未使用的2个P5S端头不接。 揭开PLC主机左边的面板盖,将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。 将RJ45电缆分别连接变频器的PU口
6、,网络末端 变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100终端电阻,以消除由于信号传送速度、传递距离等原因,有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。,3)变频器通讯参数设置 为了正确地建立通讯,必须在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。,二、模拟量输入/输出模块及其应用 概述 FX2N系列常用的PLC模拟量输入/输出模块如图所示。,2模拟量输入/输出单元 以三菱公司的F2-6A模块为例,来说明模拟量输入输
7、出单元模块的有关情况。 F2-6A是三菱公司F1、F2系列PLC的扩展单元,为8位4通道输入、2通道输出的模拟量输入输出单元模块。 F2-6A模块与F1、F2系列PLC连接示意图如下:,3A/D转换、D/A转换 模数转换(A/D)模块:将现场仪表输出的(标准)模拟量信号0-10mA、4-20mA、1-5VDC等转化为计机可以处理的数字信号 数模转换(D/A)模块:将计算机内部的数字信号转化为现场仪表可以接收的标准信号4-20mA等。 如:12位数字量(0-4095)4-20mA;2047对应的转换结果:12mA。,4几种常见模拟量输入/输出模块简介 1)模拟量输入模块FX-4AD,2)热电偶温
8、度传感器模拟量输入模块FX-4AD-TC,3)模拟量输出模块FX-2DA,三、位置控制模块及其应用 1概述,位置控制是对工位的控制,可由位置控制模块实现。PLC系统可作为整个位置控制系统中的一个控制环节,配上伺服放大器或驱动放大器,就可以将位置控制功能和逻辑控制、顺序控制等一揽子解决。,利用PLC模块实现位置控制的优点: 1)在实现位置控制的时候,可充分利用PLC系统的硬件和软件资源。更便于在柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)或工厂自动化(FA)系统中大量应用位置控制。 2)用户可根据自身要求灵活配置系统,既降低成本,又能因地制宜。 3)可靠性高,维护方便。,2点位控制的脉
9、冲输出单元F2-30GM,图6-20 F2-30GM应用系统方框图,四、应用举例 水箱模拟量控制,在图6-21所示的设备中有一个水箱,水箱中安装有一压力传感器和一温度传感器,电动调节阀控制进水量。温度传感器连接到模块FX2N-4AD-PT的通道1,压力传感器连接到模块FXON-3A的输入通道1,电动调节阀接到模块FXON-3A的输出通道(模块输出电流4mA20mA)。图6-22为PLC基本单元与扩展模块的实物图。,图6-21 水箱 图6-22 PLC基本单元与扩展模块的实物图,图6-23为读取水箱温度的程序梯形图,第一行表示0号模块CH1CH4的用计算平均值的采样数为50,第二行表示0号模块C
10、H1的平均温度值写到D1中。,图6-24为读取水箱压力的程序梯形图,第一、二行表示1号模块选择了模拟输入通道1(BFM17的b0=0),并且启动A/D转换处理(BFM17的b0=01),第三行表示1号模块CH1(即水箱压力)经A/D转换后的数字量写到D0中。,图6-25为控制水箱电动调节阀开度的程序梯形图,第一、二行表示1号模块模拟输出通道(FXON-3A只有一个输出通道)启动A/D转换处理(BFM17的b2=01),第三行表示存储在PLC的D2寄存器中的数字量经D/A转换处理后输出与数字量等值的模拟量(在BFM16中存储在PLCD2寄存器中的数字量)。这里数字量为0-250,对应的电流输出为4mA-20mA。,演示步骤 1)完成硬件接线。 2)设置好模拟量输入/输出模块的相关参数。 3)使用GPP编程软件输入、编辑程序梯形图,并转换成语句表指令。 4)将程序下载到PLC。 5)运行程序观察现象,理解模拟量输入/输出模块的应用。,