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1、模块五 特殊功能模块及数据通信,电气控制与PLC应用,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,【能力目标】,能够对FX2N-2AD模块和FX2N-2DA模块进行电路连接和编程；能够应用FX2N-485-BD通信模块对N:N通信以及并联通信系统进行简单设计并进行基本编程。,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,【知识目标】,1了解PLC特殊功能模块的类型。 2掌握模拟量输入模块FX2N-2AD、模拟量输出模块FX2N-2DA等特殊功能模块的使用和编程。 3了解PLC的通信基础知识。 4掌握PLC的N:N通信和并联通信。,任务一 电热水炉温度控制,一、任务导入,电
2、热水炉温度控制示意图如图5-1所示，要求当水位低于低位液位开关时，打开进水电磁阀进水，高于高位液位开关时，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）特殊功能模块的读写操作指令FROM和TO,在使用三菱特殊功能模块时，CPU在模块内存中为模块分配了一块数据缓冲区（BFM）作为和CPU通信之用。 三菱有专门两条指令实现对模块缓冲区BFM的读写，即FROM指令和TO指令。,1FROM指令,FROM指令（FNC78）的功能是实现对特殊模块缓冲区BFM指定位的读取操作 。,X0：FROM指令执行的起动条件。起动指令
3、可以是X、Y、内部继电器M等。,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，它们的编号从最靠近基本单元的那 一个开始顺次编为07号。,m2：特殊功能模块缓冲存储器（BFM）首元件编号（范围031）。,D：指定存放数据的首元件号。 n：传送点数，用n指定传送的字点数（n=132） 。,2TO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。,当X0=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。,X0：TO指令
4、执行的起动条件。起动指令可以是X、Y、 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（范围132）指定传送的字点数。,TO指令的说明：,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,人机界面（即触摸屏）,（二）特殊功能模块的分类, A/D转换模块、D/A转换模块,模拟量输入（A/D）模块：将现场仪表输出的（标准）模拟量信号4 20mA、0 5V、0 10VDC等转化为PLC可以处理的一定位数的数字信号。,模拟量输出（D/A）模块：将PLC处理后的数字信号转化为现场仪
5、表可以接收的标准信号4 20mA、0 5V、 010VDC等。 如：12位数字量（0-4000） 4-20mA 2000对应的转换结果： 12mA,（三）模拟量输入模块FX2N-2AD,1简介,（1）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。 （2）提供12位高精度分辨率（2124096）。数字输出范围 04096，一般调到0 4000； （3） 2通道电压输入（0 10V或0 5V）或电流 输入（4 20mA）。 （4）由PLC的基本单元提供内部电源，不单独 使用电源。,2布线,注意：在使用中，FX2N-2AD不能将
6、一个通道作为 模拟电压输入，而将另一个作为电流输入,对于电流输入，须将VIN和IIN进行短路。,3缓冲存储器分配,特殊功能模块内部均有数据缓冲存储器BFM，它是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，如表5-3所示。,表5-3 FX2N-2AD缓冲存储器（BFM）分配,BFM#0：由BFM#17指定的通道的输入数据（低8位数据）当前值被存储。 BFM#1：输入数据当前值（高端4位数据）被存储。 BFM#17：b0指定模拟到数字转换的通道（CH1，CH2）； b0=0使用通道CH1； b0=1使用通道CH2； b1通
7、过将01，A/D转换过程开始。,（4）FX2N-2AD输入模块的输入输出特性,电压输入：模拟值010V，数字值04 000 电流输入：模拟值420mA，数字值04 000,5程序实例,写,2AD模块连接在PLC的0号位置,读,0001,0011,当读取的数据不稳 定时，可以在A/D转 换程序后面，添加求 平均值程序，使 读取的数值稳定。,（四）模拟量输出模块FX2N-2DA,1简介,（1）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。 （2）提供12位高精度分辨率（2124096）。 数字输出范围04096，
8、一般调到0 4000； （3） 2通道电压输出（0 10V或0 5V） 或电流输出（4 20mA）。 （4）对每一通道，可以规定电压或电流输出。 (5)由PLC的基本单元提供内部电源，不单独 使用电源。,2布线,对于电压输出，须将IOUT和COM进行短路。,3缓冲存储器分配,FX2N-2DA缓冲存储器（BFM）分配,BFM#16：存放由BFM#17（数字值）指定通道的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。,
9、4.输入输出特性,电压输出时，对于10V的模拟输出值，数字值调整到4 000。 电流输出时，对于20mA的模拟输出值，数字值调整到4 000。,5程序实例,当X000=ON时，CH1通道将D100中的数据转换成模拟量； 当X001=ON时，CH2通道将D101中的数据转换成模拟量。 至于需要电压输出或电流输出，改变接线即可，和程序无关。,BFM中的#17的b2位由 10，使#16中的数据 保护起来，准备进行D/A 转换。,BFM中的#17的b1位由 10，这样CH1的D/A 转换开始，则把D100中 的数字量转换成模拟量。,将D100中的数字量存到M100M115中。,CH1工作程序,将D10
10、1中的数字量存到M100M115中。,BFM中的#17的b2位由 10，使#16中的数据 保护起来，准备传给 D101的低8位。,BFM中的#17的b0位由 10，这样CH2的D/A 转换开始，则把D101中 的数字量转换成模拟量。,CH2工作程序,三、任务实施,（一）分配I/O地址,高液位开关,低液位开关,（二）程序设计,低位开关,高位开关,四、知识拓展,FX2N-2DA模块应用实例,（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）分
11、配I/O地址,（三）程序设计,任务二 PLC数据通信,一、任务导入,（1）通过M1000M1003，用主站的输入X0X3来控制1号从站的输出Y10Y13。 （2）通过M1064M1067，用1号从站的输入X0X3来控制2号从站的输出Y14Y17。 （3）通过M1128M1131，用2号从站的输入X0X3来控制主站的输出Y20Y23。 （4）主站的数据寄存器D1为1号从站的计数器C1提供设定值。C1的触点状态由M1070映射到主站的输出Y005上。 （5）1号从站D10的值和2号从站D20的值在主站相加，运算结果存放到主站的D3中。,二、相关知识,如果把PLC与PLC、PLC与计算机或PLC与其
12、它智能装置通过传输介质连接起来，就可以实现通信或组建网络，从而构成功能更强，性能更好的控制系统，这样可以提高PLC的控制能力及控制范围实现综合及协调控制，同时，还便于计算机管理及对控制数据的处理，提供人机界面友好的操控平台；可使自动控制从设备级发展到生产线级，甚至工厂级，从而实现智能化工厂（Smart Factory）的目标。,（一）通信基础,（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）
13、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。,1通信系统的组成,串行通信,通信时，数据的各个“2进制位” 按照从低位到高位的顺序，逐位进行传送。,并行通信,发送装置,接收装置,1000111 (字符 G 的ASII码),(计算机),(PLC),优点：需要的通信线数 少 缺点：通信速度 慢，一般 用于距离较远的通信。如PLC 与计算机之间、PLC与PLC之间。,2通信方式,（）串行通信与并行通信,串行通信需要1根或2根数据线,通
14、信时，数据“以字节或字为单位”同时进行传送。,发送装置,接收装置,1000111,111 空闲位,0 启 动 位,0 偶 检 验,1 停 止 位,优点：通信速度快 缺点：需要的数据线多，成本高 用于近距离通信。如：PLC 与扩展模块之间。,并行通信需要8根或16根数据线,目前，串行通信主要有两种类型：异步通信和同步通信。 (1)同步通信：是一种以字节为单位传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。 （2）异步通信：在异步通信中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼
15、此独立，互不同步。,（）串行通信的类型,串行异步通信,通信时，信息“以字符为单位”、按照“字符的起始位、 数据位、奇偶校验位、停止位”的顺序逐位进行传送。,发送装置,接收装置,1000111,111 空闲位,0 启 动 位,0 偶 检 验,1 停 止 位,位的宽度(占用的时间)： 由波特率(bps)决定。,位于字符帧开头，占1位，始终为逻辑0电平,紧跟在起始位之后，可以设置为5位、6位、7位、8位,仅占1位，用于表示串行通信中采用奇校验还是偶校验。,每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕,异步通信的数据格式,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
16、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。,4PLC常用通信接口标准,RS-232C,RS-422C,RS-485,5通信介质,通信介质就是在通信系统中位于发送端与接收端之间的物理通路。采用的通信介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。,往往采用金属包皮或金属网包裹以进行屏蔽,同轴电缆由内、外层两层导体组成,RS-232C是串行接口 25针、9针T形连接器,RS-422C是全双工、RS-485是半双工,（二）FX系列PLC的通信类型,（三）并联链接通信,（485：主PLC(1台)从PLC(1台
