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1、,项目三 FX2N系列PLC特殊功能模块与数据通信,【能力目标】 1.能够根据相关控制要求，使用输入输出模块并编程。 2.能够应用PLC通信模块对通信系统进行简单设计并编程 【知识目标】 1.了解PLC特殊功能模块的类型。 2.掌握模拟量输入、输出模块等特殊功能模块的使用和编程方法。 3.了解PLC的通信基础知识。,任务一 电热水器温度控制,当水位低于低液位开关时，打开进水电磁阀进水，高于高液位开关时，关闭进水电磁阀停止进水。加热时，当水温低于80时，打开电源控制开 关开始加热，当水温高于95时，停止加热并保温。,二、相关知识,（一）FROM、TO指令,1.FROM指令 FROM指令（FNC7
2、8）的功能是实现对特殊模块缓冲区BFM指定位的读取操作。指令格式如图3-2所示。,图3-2 FROM指令,当X000=OFF时，FROM指令不执行。当X000=ON时，将1号特殊功能模块内的10号缓冲存储器（BFM#10）开始的两个数据读到PLC中，并存入以D10开始的数据寄存器中。,各软元件、操作数代表的意义为：,X000：FROM指令执行的起动条件。起动指令可以是 X 、 Y 和内部继电器M 等。,图3-3 PLC基本单元与特殊功能模块连接,m1：特殊功能模块号（范围07）。特殊功能模块通过扁平电缆连接在PLC右边的扩展总线上，可以连接最多8块特殊功能模块，编号从最靠近基本单元的那一个开始
3、顺次编为07号。不同系列的PLC可以连接的特殊功能模块的数量是不一样的。如图3-3所示，该配置使用FX2N-48MR基本单元，连接FX2N-2AD、FX2N-2DA两块模拟量模块，编号分别为0、1号。,m2：特殊功能模块缓冲存储器（BFM）首元件编号（范围031）。特殊功能模块内有32点16位RAM存储器，称为缓冲存储器，其内容根据各模块的控制目的决定。缓冲存储器的编号为#0#31。在32位指令中，指定的BFM为低16位，在此之后的BFM为高16位。,D：指定存放数据的元件首元件号。 n：传送点数，用n指定传送的字点数。,上述4个操作数的可取值范围见表3-1。,表3-1 FROM特殊功能模块指
4、令表：,2.TO指令,TO指令（FNC79）的功能是由PLC向特殊单元缓冲存储器BFM写入数据的指令。指令格式如图3-4所示。,图3-4 TO指令格式,当X000=OFF时，TO指令不执行。当X000=ON时，将PLC中以D10开始的两个数据写入0号特殊功能模块内以10号缓冲存储器（BFM#10）开始的两个缓冲存储器中。,图3-4中各软元件、操作数代表的意义为,X000：TO指令执行的起动条件。起动指令可以是X、Y 和内部继电器M等。,m1：特殊功能模块号（范围07）。,m2：特殊功能模块缓冲寄存器首地址（范围031）。,S：指定被读出数据的元件首地址。,n：传送点数，用n指定传送的字点数。,
5、上述4个操作数的可取值范围见表3-2。,表3-2 TO特殊功能模块指令表,（二）特殊功能模块的分类,在使用PLC组成的控制系统中，通常会处理一些特殊信号， 如流量、压力、温度等，这就要用到特殊功能模块。FX系 列PLC的特殊功能模块有模拟量输入/输出模块、数据通信 模块、高速计数模块、位置控制模块及人机界面等。,（三）模拟量输入模块FX2N-2AD,1.简介 FX2N-2AD模块用于将2点模拟输入（电压输入或电流输入 ）转换成12位的数字量，并通过FROM指令读入PLC中。提供 12位高精度分辨率（2124096）。数字输出范围04096， 一般调到0 4000； 2通道电压输入（010V或0
6、5V DC） 或电流输入（420mA），由PLC的基本单元提供内部电源, 不单独使用电源。,2.布线 如图3-6所示，模拟输入通过双绞屏蔽电缆来接受，在使用中，FX2N-2AD不能将一个通道作为模拟电压输入，而将另一个作为电流输入，这是因为两个通道使用相同的偏置值和增益值。对于电流输入，请短路VIN和IIN。,3.缓冲存储器分配 特殊功能模块内部均设有数据缓冲存储器BFM，是FX2N-2AD同PLC基本单元进行数据通信的区域，这一缓冲区由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0BFM#31，见表,BFM#0：由BFM#17（低8位数据）指定的通道的输入数 据当前值被存储，当前值数据以二进制形
7、式存放。 BFM#1：输入数据当前值（高端4位数据）被存储，当前值 数据以二进制形式存放。 BFM#17： b0 进行模拟到数字转换的通道（CH1，CH2) 被指定； b0=0使用通道CH1； b0=1使用通道CH2； b1 通过将01，A/D转换过程开始。,4.增益和偏置,模块出厂时，对于电压输入010V，增益值和偏置值调整 到数字值04000。当FX2N-2AD用作电流输入或05V DC 输入时，或根据工程设定的输入特性进行输入时，就有必 要进行增益值和偏置值的再调节。增益值和偏置值的调节 是对实际的模拟输入值设定一个数字值，这是由FX2N-2AD 的容量调节器来调节的。,1）增益调整,增
8、益值可设置任意数值，但是，为了将12位分辨率展示到最大，可使用的数字范围为04000。FX2N-2AD的增益调整特性如图3-7所示。,2）偏置调整,偏置值可设置为任意的数字值，但是，当数字值以如图3-8所示的方式设置时，建议设定模拟值如图3-8所示。,5.程序举例,FX2N-2AD模块的应用编程,通道1的输入执行模拟到数字的转换：X000。 通道2的输入执行模拟到数字的转换：X001。 A/D输入数据CH1：D100（用辅助继电器M100M115替换，只分配一次这些号码）。 A/D输入数据CH2：D101（用辅助继电器M100M115替换，只分配一次这些号码）。 FX2N-2AD处理时间：从X
9、000X001打开至模拟到数字转换值存储到主单元的数据存储器之间的时间（2.5ms/通道）。,（四）模拟量输出模块FX2N-2DA,1.简介 FX2N-2DA模拟量输出模块用于将12位的数字量转换成2路模拟量信号输出（电压输出或电流输出）。并通过TO指令写入PLC中。提供12位高精度分辨率（2124096）。数字输出范围04096，一般调到04000。2通道电压输出（010V或05V DC）或电流输出（420mA DC）。对每一通道，可以规定电压或电流输出。由PLC的基本单元提供内部电源，不单独使用电源。FX2N-2DA模拟量输出模块用于将12位的数字量转换成2路模拟量信号输出（电压输出或电流
10、输出）。并通过TO指令写入PLC中。提供12位高精度分辨率（2124096）。数字输出范围04096，一般调到04000。2通道电压输出（010V或05V DC）或电流输出（420mA DC）。对每一通道，可以规定电压或电流输出。由PLC的基本单元提供内部电源，不单独使用电源。,2.布线,FX2N-2DA接线如图3-10所示，当电压输出存在波动或有大量噪音时，在位置VOUT和COM之间连接0.10.47F 25V DC的电容。对于电压输出，在IOUT和COM之间进行短路。,3.缓冲器分配器,FX2N-2DA缓冲存储器（BFM）分配见表3-4。,BFM#16：存放由BFM#17（数字值）指定通道
11、的 D/A转换数据，D/A数据以二进制形式， 并以低8位和高4位两部分顺序进行存放 和转换。 BFM#17： b0通过将10，通道2的D/A转换开始； b1通过将10，通道1的D/A转换开始； b2通过将10，D/A转换的低8位数据保持。,4.增益和偏置,模块出厂时，对于电压输入010V，增益值和偏置值调整 到数字值04000。当FX2N-2DA使用的输出特性不是出厂 时的输出特性时，就有必要进行增益值和偏置值的再调节。 增益值和偏置值的调节是对数字值设置实际的输出模拟值， 这是由FX2N-2DA的容量调节器来调节的。,1）增益调整,增益值可设置任意数值，但是，为了将12位分辨率展示到最大，可
12、使用的数字范围为04000。如图3-11所示为FX2N-2DA的增益调整特性。,电压输出时，对于10V的模拟输出值，数字调整到4000。 电流输出时，对于20mA的模拟输出值，数字值调整到4000。,2）偏置调整,电压输入时，偏置值为0V，电流输入时，偏置值固定为4mA。但是，如果需要，增益值/偏置值可随时调整，当进行调整时按如图3-12所示的方式进行。,5.程序举例,FX2N-2DA模块的应用编程如图3-14所示。,通道1的输入执行数字到模拟的转换：X000。 通道2的输入执行数字到模拟的转换：X001。 D/A输出数据CH1：D100（以辅助继电器M100M131 进行替换，对这些编号只进
13、行一次分 配）。 D/A输出数据CH2：D101（以辅助继电器M100M131进行替换，对这些编号只进行一次分配）。,三、任务实施,（一）端口配置 确定系统的输入输出并分配地址，端口配置如图3-15所示。,图3-15电热水器控制端口配置图,X0为高液位开关，X1为低液位开关，Y0为进水电磁阀，Y1为加热电阻，温度信号接入FX2N-2AD模块。,（二）程序设计,根据电热水器控制要求，设计控制梯形图程序，如图3-16所示。电热水器运行，水位低于低液位开关（X1）时，打开进水电磁阀（Y0）加水，当水加至高液位开关（X0）时，关闭进水电磁阀（Y0）。此时PLC通过对FX2N-2AD模块采集的炉内水温的
14、判断，控制电热水器加热，即当水温低至80时，开启加热电阻（Y1），当水温高于95时，关闭加热电阻（Y1），这时要用到PLC功能指令的ZCP比较指令。,图3-16 电热水器温度控制梯形图,四、知识拓展FX2N-2DA特殊功能模块应用,（一）控制要求,有一FX2N-2DA特殊功能模块，按如下控制要求进行输出。 1）按X1X5可分别输出1V、2V、3V、4V、5V的模拟 电压。 2）按X6、X7可以实现输出补偿，补偿的范围为-11V。,（二）端口配置,根据控制系统要求，端口配置如图3-17所示，X1X5分别是输入1V、2V、3V、4V、5V模拟电压的按钮，X6是补偿加按钮，X7是补偿减按钮。,（三）
15、程序设计,思考与练习,1.解释FROM、TO指令的含义。 2.模拟量输入模板（A/D）、模拟量输出模板（D/A）的作用是什么？ 3.FX2N-2AD为何在使用时不能将两个通道一个作为电压输入，另一个作为电流输入？,任务二 PLC数据通信,一、相关知识,PLC通信就是将地理位置不同的PLC、计算机、各种现场设备等，通过通信介质连接起来，按照规定的通信协议，以某种特定的通信方式高效率的完成数据传送、交换和处理。,（一）通信基础,1.通信系统的组成,图3-20 通信系统的组成,（1）传送设备（包括发送、接收设备）。 主设备：起控制、发送和处理信息的主导作用。 从设备：被动地接收、监视和执行主设备的信
16、息。 主从设备在实际通信时由数据传送的结构来确定。 （2）传送控制设备。传送控制设备主要用于控制发送与接 收之间的同步协调。 （3）通信介质。通信介质是信息传送的基本通道，是发送 与接收设备之间的桥梁。 （4）通信协议。通信协议是通信过程中必须严格遵守的各 种数据传送规则。 （5）通信软件。通信软件用于对通信的软件和硬件进行统 一调度、控制与管理。,2.通信方式,在数据信息通信时，按同时传送的位数分为并行通信和串行通信。,（1）并行通信,并行通信是指所传送的数据以字节或字为单位同时发送或接受。并行通信除了有8根或16根数据线、1根公共线外，还需要有通信双方联络用的控制线。并行通信传送数据速度快，但是传送线的根数多，抗干扰能力差，一般用于近距离数据传送，如PLC基本单元、扩展单元和特殊模块之间的数据传输。,（2）串行通信,串行通信是以二进制的位为单位一位一位地顺序传送或
