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1、 第七章第七章 特殊功能模块特殊功能模块现代工业控制许多新课题，仅仅靠通用现代工业控制许多新课题，仅仅靠通用I/O模块来解决，模块来解决，一方面一方面在硬件方面的费用高，在硬件方面的费用高，软件编程方面麻烦，软件编程方面麻烦，另一方面另一方面有些控制任有些控制任务甚到无法用通用务甚到无法用通用I/O来完成。来完成。各厂家开发出来的品种繁多的特殊各厂家开发出来的品种繁多的特殊I/O，增增强了强了PLC的功能，扩大了应用范围的功能，扩大了应用范围，也为，也为PLC的智能化，网络化，专业化提供了基的智能化，网络化，专业化提供了基础。础。特殊功能单元：用于实现特殊功能单元：用于实现CPU无法实现的特无
2、法实现的特定功能的单元，其功能的实现独立于定功能的单元，其功能的实现独立于CPU。 特殊功能单元的工作原理：特殊功能单元的工作原理： 基本单元通过基本单元通过FROM/TO指令与特殊功能单元指令与特殊功能单元实现数据交换。实现数据交换。FXFX2N2N-32MT-32MTPLC CPUPLC CPUBFMBFMA/DA/D转换转换CH1CH1CH4CH4CH3CH3CH2CH2模拟量模拟量（电压（电压/电电流）输入流）输入读数据读数据 FROMFROM TOTO写数据写数据基本单元基本单元 特殊功能单元特殊功能单元 （FX2N-4AD）u模拟量输入输出模块模拟量输入输出模块uPID过程控制模块
3、过程控制模块u中断输入模块与快速响应模块中断输入模块与快速响应模块u高速计数模块高速计数模块u运动控制模块运动控制模块u通信模块通信模块u模拟量设定功能扩展板模拟量设定功能扩展板u数据处理与控制模块数据处理与控制模块分类：分类：FX系列系列PLC的一般性能指标：的一般性能指标：小型小型PLC一般没有模拟量一般没有模拟量I/O模块或只有通道数模块或只有通道数有限的有限的8位位A/D或或D/A模块；模块；大中型大中型PLC可配置成百上千个模拟量通道，且一可配置成百上千个模拟量通道，且一般是般是12位位的；的；模拟量输入、输出信号可以是模拟量输入、输出信号可以是电压或电流电压或电流信号；信号；可以是
4、可以是单极性信号单极性信号，如，如05V,010V,15V,420mA；也可以是；也可以是双极性双极性信号信号，如，如50mV, 5V, 10V, 20mA,可以可以输入输入多种量程多种量程的电压或电流。的电压或电流。第一节第一节 AD/DA 模块模块模拟量模拟量I/O，每块可能每块可能有有2,4,8,16个通道个通道，有，有的模块的模块有输入通道和输出通道有输入通道和输出通道。A/D,D/A转换器的转换器的二进制位数二进制位数反映了它们的反映了它们的分辨率分辨率，位数越多，分辨率越高，如，位数越多，分辨率越高，如8位位A/D转换器分辨率为转换器分辨率为1/280.38%；另一个重要指标是另一
5、个重要指标是转换时间转换时间；各模块都是用各模块都是用光电耦合器光电耦合器和和DC/DC转换器转换器来隔离输入来隔离输入/输出信号和输出信号和PLC的电源。的电源。数模转换单元数模转换单元（FX2N-4DA）FXFX2N2N-4DA-4DAFXFX2N2N-32MT-32MTPLC CPUPLC CPUBFMBFMD/AD/A转换转换CH1CH1CH4CH4CH3CH3CH2CH2模拟量模拟量（电压（电压/电电流）输出流）输出读数据读数据 FROMFROM TOTO写数据写数据基本单元基本单元 特殊功能单元特殊功能单元 （FX2N-4DA）缓冲存储器（缓冲存储器（BFM）位于特殊功能单元内，用
6、于存放与位于特殊功能单元内，用于存放与特殊功能有关的数据及模块状态等，特殊功能有关的数据及模块状态等，BFM以以16位为单位位为单位存放数据，存放数据，CPU通过通过FROM/TO指令访问指令访问BFM。特殊功能单元（特殊功能单元（FX2N-4DA）FXFX2N2N-4DA-4DA缓冲存储器分配：缓冲存储器分配：BFMBFM地址号地址号说明说明#0#0输出方式选择输出方式选择#1#1CH1输出数据输出数据#2#2CH2输出数据输出数据#3#3CH3输出数据输出数据#4#4CH4输出数据输出数据#5#5输出保持模式输出保持模式BFM #0BFM #0H O O O OCH4 CH3 CH2 CH
7、1CH4 CH3 CH2 CH1O =0：电压输出模式（电压输出模式（-10V-+10V）O =1：电流输出模式（电流输出模式（+4mA-20mA）O =2：电流输出模式（电流输出模式（0mA-+20mA）BFM #5BFM #5H O O O OCH4 CH3 CH2 CH1CH4 CH3 CH2 CH1O =0：输出保持输出保持O =1：复位为偏置值复位为偏置值特殊功能单元（特殊功能单元（FX2N-4DA）TO指令：指令： 把数据写入特殊功能单元的把数据写入特殊功能单元的BFMBFM中。中。FROM指令：指令： 从特殊功能单元的从特殊功能单元的BFMBFM中读出数据。中读出数据。 指令指令
8、 模块号模块号 BFM地址号地址号 源数据源数据 传送个数传送个数 指令指令 模块号模块号 BFM地址号地址号 目标数据目标数据 传送个数传送个数 0号模块的号模块的BFM 0#地址地址H21100号模块的号模块的BFM 29#地地址址D100：电压输出模式（-10V-+10V）1：电流输出模式（+4mA-20mA）2：电流输出模式（0mA-+20mA）特殊功能单元（特殊功能单元（FX2N-4DA）FXFX2N2N-4DA-4DA转换特性（电压）：转换特性（电压）：FXFX2N2N-4DA-4DA使用程序例：使用程序例：-2000+2000-10V+10V（出厂设定，用户可调整。）（出厂设定，
9、用户可调整。）十六位脉冲执行型指令模拟量输入模块模拟量输入模块FX-4AD1、基本技术指标、基本技术指标4通道通道12位模拟量输入模块位模拟量输入模块各通道可指定为电流输入（各通道可指定为电流输入（-20mA+20mA）或电压输入或电压输入（-10V+10V），），分辨率为分辨率为20A，5mV在程序中，占用在程序中，占用8个输入输出点，一台个输入输出点，一台FX0N最多可连接最多可连接8个个FX0N-4AD模块。模块。2、模块编号、模块编号从最靠近基本单元的那一个开始从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号顺次编号07。3、缓冲寄存器（、缓冲寄存器（BFM）的分配的分配BFM区由区由32个个16
10、位位的寄存器组成，编号为的寄存器组成，编号为#0#31。4、瞬时值和设定值的读出和写入用、瞬时值和设定值的读出和写入用TO/FROM指令。指令。FX-4AD的的BFM：（1） BFM#0，写入十六进制写入十六进制4位数字位数字H0000，使使各通道各通道初始化初始化，最低位数字控制通道，最低位数字控制通道1，最高位控，最高位控制通道制通道4；各位数字意义：；各位数字意义：0：设定输入范围：设定输入范围-10+10V；1：设定输入范围设定输入范围420mA;2：设定输入范围设定输入范围-20+20mA; 3：关闭该通道。关闭该通道。如：如：BFM#0=H3310，则则4个输入通道，个输入通道，C
11、H1：设定：设定输入范围输入范围-10+10V ；CH2：设定输入范围设定输入范围420mA ；CH3，CH4：关闭。关闭。（2）输入的）输入的当前值当前值送到送到BFM#912，输入的输入的平均值平均值送到送到BFM#58。（3）各通道各通道平均值取样次数平均值取样次数分别由分别由BFM#14指定，指定，取样次数范围取样次数范围14096，若设定值超范围，按，若设定值超范围，按缺省缺省值值8次处理。次处理。（5）若）若BFM#21的的b1b0=10,则增益和零点的设定则增益和零点的设定值值禁止改动禁止改动。若。若b1b0=01，允许改动允许改动零点和增益零点和增益的设定值，的设定值，零点：数
12、字量输出为零点：数字量输出为0时的输入值；时的输入值；增益：数字量输出为增益：数字量输出为+1000时的输入值。时的输入值。（6）BFM#23，24内的增益和零点设定值会被送到内的增益和零点设定值会被送到指定输入通道的增益和零点寄存器中，而需要调指定输入通道的增益和零点寄存器中，而需要调整的输入通道由整的输入通道由BFM#22的的G，O（增益增益-零点）零点）位的状态来指定。位的状态来指定。如：如：BFM#22内内G1O1（b1b0）=11,则则BFM#23，24的设定值送入通道的设定值送入通道1的增益和零点寄存器。的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点可统一调整，也可单独调整。各通道的增益和
13、零点可统一调整，也可单独调整。（7）BFM#23，24的设定值单位为的设定值单位为mV,A，但受分但受分辨率影响，实际响应步距为辨率影响，实际响应步距为5mV/20 A。（8）BFM#30中存放特殊功能模块的识别码，中存放特殊功能模块的识别码，PLC用用FROM指令读入，指令读入，FX-4AD识别码为识别码为K2010，用用户可在程序中利用识别码，在传送数据前先确认户可在程序中利用识别码，在传送数据前先确认模块。模块。（9）BFM#29中各位的状态是中各位的状态是FX-4AD运行正常否运行正常否的信息，的信息，如：如：b2=0,表示表示DC24V电源正常，电源正常，b2=1则电源有故则电源有故
14、障。障。用用FROM指令读取指令读取BFM#29中，可作响应处理。中，可作响应处理。模拟量输入输出模块模拟量输入输出模块FX-3AuFX-3A有有2个输入通道和个输入通道和1个输出通道，最个输出通道，最大分辨率为大分辨率为8位位。u输入输出模拟量可选择：输入输出模拟量可选择：010VDC、05VDC、420mA。u用用TO/FORM指令进行数据传送和参数设指令进行数据传送和参数设置。置。u占用占用8个个I/O点。点。uFX-3A内部数据缓冲寄存器（内部数据缓冲寄存器（BFM）分配分配uFX-3A使用说明使用说明uFX0N-3A系列系列PLC可可写入（写入（TO指令）指令）或或读取读取（FROM
15、指令）指令）FX0N-3A的缓冲寄存器；的缓冲寄存器；M0为为ON时，时，第一条第一条TO指令指令将将H00写入写入BFM17，b0=0,选择通道选择通道1，第二条第二条TO指令指令将将H02写入写入BFM17，b1b0=10启动通道启动通道1开始开始A/D转换，转换，FROM指令指令读取读取FX0N3A通通道道1的模拟量并的模拟量并存入存入D0中，中，M0为为OFF时，读取通道时，读取通道2的模的模拟量并存入拟量并存入D1。当当M0为为ON时，时，第一条第一条TO指令指令将将D2中的中的数字量数字量写入写入BFM#16，该数字量被该数字量被FX0N-3A转换为模拟量，转换为模拟量，后两条后两
16、条TO指令指令分别将分别将H04和和H00写入写入BFM#17，使，使b2=10启动启动D/A转换转换。四、程序举例第二节第二节 其它特殊其它特殊I/O模块模块一、中断输入模块与快速响应模块一、中断输入模块与快速响应模块适合于要求适合于要求快速响应快速响应的控制系统，接收到的控制系统，接收到中断输入中断输入信号信号后，暂停正在进行的主程序，后，暂停正在进行的主程序，转去执行中断程序转去执行中断程序，执行，执行完后完后返回返回来继续执行来继续执行主程序主程序；A系列中断输入模块有系列中断输入模块有16个中断输入点，响应时间小于个中断输入点，响应时间小于0.2ms,可在输入脉冲前沿或后沿起动；可在
17、输入脉冲前沿或后沿起动；有的整体式有的整体式PLC集成了中断输入模块的功能，如集成了中断输入模块的功能，如FX有有6点中断输入点中断输入X05；PLC输入输入/输出间存在着因扫描工作方式引起的延迟，可输出间存在着因扫描工作方式引起的延迟，可达到两个扫描周期的延迟。但达到两个扫描周期的延迟。但快速模块可快速地响应输快速模块可快速地响应输入脉冲，或监控很窄的输入脉冲入脉冲，或监控很窄的输入脉冲。模块的模块的输出与输出与PLC扫描过程无关扫描过程无关，由，由输入量直接控制输入量直接控制，输出量同时还受到用户程序的控制。输出量同时还受到用户程序的控制。二、二、高速计数模块高速计数模块PLC梯形图程序中
18、计数器的最高工作频率受扫描周期的限梯形图程序中计数器的最高工作频率受扫描周期的限制，只有几十制，只有几十Hz；工业控制中，有时要求工业控制中，有时要求PLC有快速计数功能，计数脉冲可有快速计数功能，计数脉冲可能来自旋转编码器，机械开关或电子开关。能来自旋转编码器，机械开关或电子开关。高速计数模块：高速计数模块：可对几十可对几十K Hz，甚至上甚至上MHz的的脉冲计数，脉冲计数，有一个或几个开关量输出点，有一个或几个开关量输出点，当计数器当前值当计数器当前值预置值时，输出被驱动，预置值时，输出被驱动，与扫描周期无关，可保证负载被及时驱动；与扫描周期无关，可保证负载被及时驱动；三、运动控制模块三、
19、运动控制模块模块带有微处理器，控制运动物体的位置、速度模块带有微处理器，控制运动物体的位置、速度和加速度，可控制直线运动或旋转运动，单轴或和加速度，可控制直线运动或旋转运动，单轴或多轴运动。多轴运动。使运动控制与使运动控制与PLC顺序控制功能有机结合，用于顺序控制功能有机结合，用于机床，装配机械等场合。机床，装配机械等场合。位置控制一般采用闭环控制，用伺服电动机作驱位置控制一般采用闭环控制，用伺服电动机作驱动装置。动装置。如：用步进电动机作驱动装置，可采用开环控制，如：用步进电动机作驱动装置，可采用开环控制，也可采用闭环控制。也可采用闭环控制。属于运动控制模块的有：属于运动控制模块的有：1.F
20、X-1PG脉冲输出模块脉冲输出模块2.定位模块：定位模块：FX-10GM，FX-20GM，E-20GM3.可编程凸轮控制单元可编程凸轮控制单元FX-1RM-SET、 F2-32RM-SET四、通信模块四、通信模块PLC通信网络的接口通信网络的接口通信模块。通信模块。PLC的通信模块用来完成与别的的通信模块用来完成与别的PLC，其他智能控制设备其他智能控制设备或主计算机之间的通信。或主计算机之间的通信。远程远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。系统也必须配备相应的通信接口模块。FX通信模块，包括：功能扩展板，适配器和通信模块。通信模块，包括：功能扩展板，适配器和通信模块。RS-232C通信
21、用功能扩展板与通信模块通信用功能扩展板与通信模块FX-422-BD通信用功能扩展板通信用功能扩展板RS-232C/485变换接口变换接口FX-485PC-IF-SETRS-485通信用适配器与通信用功能扩展板通信用适配器与通信用功能扩展板MELSECNET/MINI接口模块接口模块RS-232C通信用功能扩展板与通信模块FX0N-232ADP 通信用适配器在FX0N单元上可连接1台于左侧。FX-232-BD通信用功能扩展板o价格便宜，可安装在FX内部，传送距离15m，最大传输速率19200bit/s。o除与各种RS-232C设备通信外，还可通过PC的专用软件向FX传送程序，或通过PC监视PLC
22、的运行状态。FX-232IFo是RS-232C通信模块，在FX上最多可连接8块FX-232IF，o用光电耦合器隔离，用FROM/TO命令收发数据。FX0N-232ADP 适配器或功能扩展板（FX-232-BD ）连接到PLC上，即可与PC、打印机、条码读出器等装有RS-232C的外部设备通信。通信时，可使用FX的串行数据传送指令（RS）。串行通信接口的波特率、数据长度、奇偶性等可由特殊数据寄存器设置。FX-422-BD通信用功能扩展板FX-422-BD用于RS-422通信。o可连接PLC的外部设备，数据存取单元（DU），人机界面（GOT）。o可同时将两台外部设备接在FX上。o安装在PLC内部，
23、不需外部安装空间。o传送距离为50m，最大传输速率为19200bit/s。RS-232C/485变换接口FX-485PC-IF-SETFX-485PC-IF-SET用于将RS-232C信号转换为RS-485信号，以便有RS-232C接口的计算机与PLC通信一台PC机最多可与16台PLC通信。RS-485通信用适配器与通信用功能扩展板FX-485是绝缘型通信适配器，一台FX系列PLC可安装一个FX- 485 -ADP，FX- 485 BD是RS-485通信用功能扩展板，o传输距离为50m，最大传输速率为19200bit/s，o一台FX系列PLC可安装一块FX-485-BD，o除与PC通信外，通过
24、FX-485-BD还可在两台FX间实现并联连接。使用RS-485通信适配器或功能扩展板，可将PC作为主站，对FX系列PLC进行集中管理和监视，实现生产线、车间或工厂的监视和自动化。若干FX通过FX- 485 ADP或FX-485-BD串级相连，再通过FX-485PC-IF连接到PC的RS-232C接口，可组成PC为主机，FX基本单元为子站（最多16台）的通信网络。MELSECNET/MINI接口模块使用MELSECNET/MINI接口模块，FX系列PLC可作为A系列PLC的就地控制子站，实现系统的集中管理和分散控制。MELSEC NET/MINI接口模块包括：FX-16NT，FX-16NP/NT，FX-16NP/NT-S3。各接口间可用双绞线电缆（站间最大距离为100m）或光纤电缆（站间最大距离为50m ）连接。
