10.1 模拟量输入模块fx2n4ad的使用

第7章可编程控制器的特殊功能模块7.1模拟量输入模块及应用7.2通信模块及应用第7章第*页7.1模拟量输入模块FX2n-4AD的使用7.1.1概述FX2n-4AD是FX2n系列PLC的模拟量输入模块，有CH1~CH4四个通道，每个通道都可进行AD转换，分辩率为12位，采集信号电压为-10V~+10V，分辩率5mV。电流输入时，为4~20mA或-20~20mA，分辩率20uA。FX2n-4AD内部有32个16位的缓冲寄存器(BMF)，用于与主机交换数据。FX2n-4AD占用FX2n扩展总线的8个点，耗电为5V，30mA。第7章第*页7.1.2FX2n-4AD的电路接线　　FX2n-4AD通过扩展电缆与PLC主机相连，四个通道的外部连接则根据外部输入电压或电流量的不同而不同。应注意以下几点：1.外部输入为电压量信号,则将信号的+、-极分别与模块V+和VI-相连。2.若外部输入为电流量信号,则需要把V+和I+相连。3.如有过多的干扰信号，应将系统机壳的FG端与FX2n-4AD的接地端相连。第7章第*页图1FX2n-4AD与外部信号接线图电流信号电压信号第7章第*页7.1.2FX2n-4AD的电路接线7.1.3FX2n-4AD的性能指标2.转换特性电压量转换电流量转换1.电源FX2n-4AD的外接电源为24V，上下波动不得超过2.4V,电流为55mA。图2图模拟量与数字量对应曲线第7章第*页（１）4个输入点可同时使用。（２）输入电压为-10V~+10V,如果绝对值超过15V，则可对单元造成损坏。（３）12位转换结果以二进制补码形式存放。最大值2047，最小值-2048。（４）分辨率电压为1/2000，5mV，电流为1/1000，20uA。（５）总体精度1%。（６）转换速度6~15ms。３．模拟量模块的性能说明第7章第*页４．BFM内容含义0#通道初始化，缺省值为H0000#1~#4存放通道#1~#4的采样值，用于求平均值#5~#8存放四个通道的平均输入采样值#9~#12每个输入通道当前值存放#13~#14保留#15用于选择AD转换速度：0为正常速度，15ms；如为1，则选择高速，6ms。第7章第*页#16~#19保留#20复位到缺省值预设，缺省值为0。#21禁止调整偏移量、增益值，缺省值为0。#22偏移、增益调整：G4O4G3O3G2O2G1O1#23偏移值，缺省值为0。#24增益值，缺省值为5000。#25~#28保留#29错误状态#30识别码：K2010#31不能使用第7章第*页1、表中咖啡色的缓冲寄存器（BFM）中的数据可通过TO指令改写。其它BFM内的数据可以使用PLC的FROM指令读写。对BFM表的说明:2、在BFM#0中写入十六进制4位数字H××××进行A/D模块通道初始化，最低位数字控制CH1，最高位控制CH4。3、×=0时设定输入范围为-10~10V，×=1时，设定输入范围为4mA~20mA,×=2时，设定输入范围为-20~20mA，×=3时关断通道。例如BFM#0=H3310则说明CH1设定输入范围为-10V~+10V，CH2设定输入范围为4~20mA，CH3、CH4两通道关闭。第7章第*页●当BFM#20被设置为1时，FX2n-4AD模块所有的设置将复位为缺省值。●如果BFM#21的（b1,b0）被设置为（1，0），则偏移量与增益值被保护，为了设置偏移量与增益值，（b1,b0）必须设为（1，0），缺省值为（0，1）。●BFM#23和BFM#24的偏移量与增益值送入指定单元，用于指定通道。输入通道的偏移量与增益值由BFM#22适当的G-O（增益-偏移）位确定。●BFM#23和BFM#24中的增益值和偏移量的单位是mV（或µA）。FX2n-4AD分辨率为5mV（或20µA）,为最小刻度。５、调整偏移量与增益值第7章第*页６、BFM#29的状态信息设置含义#29缓冲器位ONOFFb0：错误当b1~b4为ON时，b0=ON，如果b2~b4任意一位为ON，通道停止无错误b1：偏移量与增益值错误偏移量与增益值修正错误偏移量与增益值正常b2：电源不正常24VDC错误电源正常b3：硬件错误A/D或其它硬件错误硬件正常b10：数字范围错误数字输出值小于-2048或大于+2047数字输出正常b11：平均值错误数字平均采样值大于4096或小于0平均值正常b12：偏移量与增益修正禁止#21缓冲器的禁止位（b1，b0）设置为（1，0）#21的（b1,b0）（0，1）第7章第*页6、BFM#30为缓冲器确认码，可用FROM指令读出特殊功能块的认别号。FX2n-4AD单元的确认码为K2010。7、增益值与偏移量增益与偏移是使用FX2n-4AD要设定的两个重要参数，可使用输入终端上的下压按钮开关来调整FX2n-4AD的增益与偏移，也可通过PLC的软件进行调整。小大零1000模拟量数字量正偏移负偏移0偏移模拟量数字量FX2n-4AD增益与偏移状态示意图第7章第*页7.1.4　编程及应用第7章第*页FX2n-4AD的设置步骤校对BFM30中的识别码K2010设置通道工作方式设置平均值次数判断转换是否出错输出转换结果第7章第*页串行通信中，数据在两个站之间是双向传送的，A站可作为发送端，B站作为接收端，也可以A站作为接受端，而B站作为发送端，串行通信可根据要求分为单工(Simplex)、半双工(HalfDuplex)和全双工(FullDupIeX)三种传送方式。7.2.1串行通信的数据传送方式7.2通信模块及应用单工:数据只按一个固定的方向传送。半双工:每次只能有一个站发送，即只能是由A发送到B，或是由B发送到A，不能A和B同时发送。全双工:两个站同时都能发送。在串行通信中经常采用非同步通信方式，即异步通信方式。所谓异步是指相邻两个字符数据之间的停顿时间是长短不一的，在异步串行通信中，收发的每一个字符数据是由四个部分按顺序组成的，如图所示。7.2.1串行通信的数据传送方式起始位：标志着一个新字节的开始。当发送设备要发送数据时，首先发送一个低电平信号，起始位通过通信线传向接收设备，接收设备检测到这个逻辑低电平后就开始准备接收数据位信号。MARKMARK数据停止位停止位起始位校验位停止位校验位起始位数据异步串行通信方式的信息格式数据位：起始位之后就是5、6、7或8位数据位，IBMPC机中经常采用7位或8位数据传送。当数据位为0时，收发线为低电平，反之为高电平。7.2.1串行通信的数据传送方式奇偶校验位:用于检查在传送过程中是否发生错误。若选择偶校验，则各位数据位加上校验位使字符数据中为“1”的位为偶数；若选择奇校验，其和将是奇数。奇偶校验位可有可无，可奇可偶。停止位:停止位是低电平，表示一个字符数据传送的结束。停止位可以是一位、一位半或两位。在异步数据传送中，CPU与外设之间必须有两项规定：字符数据格式：即前述的字符信息编码形式。例如起始位占用一位，数据位为7位，一个奇偶校验位，加上停止位，于是一个字符数据就由10个位构成；也可以采用数据位为8位，无奇偶校验位等格式。波特率：即在异步数据传送中单位时间内传送二进制数的位数。假如数据传送的格式是7位字符，加上奇校验位、一个起始位以及一个停止位，共10个数据位，而数据传送的速率是960字符／s，则传送的波特率为：l0×960=9600位/s=9600bps每一位的传送时间即为波特率的倒数：Td=l/9600bps≈O.104ms要想通信双方能够正常收发数据，则必须有一致的数据收发规定。7.2.1串行通信的数据传送方式7.2.2异步串行通信接口RS232C是电子工业协会EIA(ElectronicsIndustriesAssociation)l962年公布的一种标准化接口。它采用按位串行的方式，传递的波特率规定为19200、9600、4800、2400、1200、600、300等。在通信距离较近，波特率要求不高的场合可以直接采用，既简单又方便。但是，由于RS232C接口采用单端发送、单端接收，所以，在使用中有数据通信速率低、通信距离近(15m)、抗共模干扰能力差等缺点。RS422接口采用差动发送、差动接收的工作方式，发送器、接收器仅使用＋5V电源，因此，在通信速率、通信距离、抗共模干扰能力等方面，较RS232C接口都有了很大提高。使用RS422接口，最大数据通信速率可达l0Mbps(对应通信距离为12m)，最大通信距离1200m(对应通信速率为l0Kbps)。RS485通信接口的信号传送是用两根导线之间的电位差来表示逻辑1和逻辑0的，这样，RS485接口仅需两根传输线就可完成信号的接收和发送任务。传输线也采用差动接收、差动发送的工作方式，而且输出阻抗低、无接地回路问题，所以它的干扰抑制性很好，传输距离可达1200m，传输速率达l0Mbps。7.2.2异步串行通信接口7.2.3FX2N与其他设备的通讯PLC与计算机联接,构成PLC和计算机的综合系统，可使PLC与计算机互补功能上的不足。许多小型PLC都设有通讯模块用于与其它PLC或计算机的通讯。如FX系列中有FX－232ADP、FX－232AW，A系列中有AJ71C24、AD51E、AOJ2－C214可用于此种通讯功能。FX2系列PLC与通讯设备间的数据交换，由特殊寄存器D8120的内容指定，交换数据的点数、地址用RS指令设置，并通过PLC的数据寄存器和文件寄存器实现数据交换。1、通讯参数的设置在两个串行通讯设备进行任意通讯前，必须设置相互可以辨认的参数，这些参数是指如前所述的传送数据的信息格式，包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位和波特率等。只有通讯双方设置一致，才可进行可靠通讯。在FX2N系列PLC中通过D8120的位组合方式选择，其具体规定如表所示。通讯模式设置位状态D8102的位含义0（OFF）1（ON）b0数据长度7位8位b1b2校验位（b2b1）(00)：无校验(01)：奇校验(11)：偶校验b3停止位1位2位b4b5b6b7波特率（b7b6b5b4）(0011):300bps(0100):600bps(0101):1200bps(0110):2400bps(0111):4800bps(1000):9600bps(1001):19200bpsb8起始字符无D8124b9结束字符无D8125b10对接信号类型1无H/W1b11模式（控制线）常规单控b12对接信号类型2无H/W2b13～b15可取代b8～b12用于FX—458网络例如：D8120=0F9EH，其中0F9E是数据，H表示是16进制的数。则对应的参数选择如下。E=1110，即选择7位数据、偶校验、2位停止9=1001，即选择波特率为19200bpsF=1110,即选择起始字符、结束字符、硬件1型（H/W1）对接信号、单线模式控制0表示b12为0，即硬件2型（H/W2）对接信号为OFF在通讯参数设定时，起始字符和结束字符可以根据用户的需要自行设定，但必须注意的是将接受缓冲区的长度与所要接受的最长数据的长度设定一致。有关使用说明如下：2、串行通讯指令串行通讯指令是利用RS(FUN80)与PLC的通讯适配器FX-232ADP进行通讯控制的，实现PLC与外围设备的数据传送与接受。指令形式如图所示。其中[S]和[D]的操作数为D，m的操作数为K、H、D,n的操作数为K、H。使用本指令时注意：在信息接收时不能发送信息，此时如果执行发送，发送将被推迟（M8121为ON）。传送和接受缓冲区的大小决定每传送一次信息所允许的最大数据量，缓冲区的大小可在下列情况下修改。发送缓冲区­­­——在发送之前，既M8122置1之前。接受缓冲区---------在信息接受完之后，既M8123置复位之后。另外，RS指令中自动定义的软元件如下：D8120——存放通讯参数。D8122——存放当前发送信息中尚未发出的字节。D8123——存放接收信息中已接受的字节数。D8124——存放表示一条信息的起始字符串的ASCⅡ码，缺省值为“STX”，（02）16D8125——存放表示一条信息的结束字符串的ASCⅡ码，缺省值为“ETX”，（03）162、串行通讯指令M8121——传送延时标志。为ON时表示传送被延时，直到目前的数据接收操作完成。M8122——数据传送触发标志。该标志为ON时开始传送数据。M8123——信息接收完毕标志。该标志为ON时表示一条信息接收完毕。M8124——载波检测标志。主要用于调制解调器通讯。M8161——8位操作或16位操作模式标志。ON时8位操作，在各操作源或目标元件中只有低8位有效，OFF是16位操作。2、串行通讯指令假如要将数据寄存器D100～D109中的数据按16位通讯传送出去；并将接受的数据转存到D000～D008中。编制的梯形图如图所示。2、串行通讯指令要想完全实现PLC与计算机之间的通讯，还必须在计算机中有（或者编制）相应的支持该PLC通讯的驱动程序，在计算机中做好相应的设置才行。包括，端口设置、通讯模式设置、程序传送、数据传送、系统监控等。计算机应用系统不同，设置方式也不同。只有熟悉相应的计算机应用系统才能做好相应的设置。2、串行通讯指令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。于是就需要PLC之间的相互配合，步调一致才能完成任务。如何实现它们的一致性工作，就需要PLC之间的通讯。在FX2N系列中，可利用光纤并行通讯适配器FX2N—40AP／AW和双绞线并行通讯适配器FX2N—40AW，可实现两台FX2N系列PLC间的自动数据传送，达到两台PLC并联运行的目的。其原理图如图所示。3、PLC-PLC的通讯主站与从站之间可以是100／100点的ON/OFF的状态信号和10字／10字的16位数据通讯。用于通讯的辅助继电器为M800～M999，数据寄存器为D490～D509。当主站的标志M8070和从站的M8071都为ON时才能执行数据的自动通讯，而且须在PLC处于STOP状态时进行。3、PLC-PLC的通讯并行数据通讯XM800~M899M900~M999M8070M800~M899M900~M999D500~D509D490~D499D490~D499D500~D509XM8000PRUN指令M8071M8000PRUN指令主站从站自动通讯自动通讯数据传送使用PRUN（并行通讯指令），可把源数据传送到指定的位元件区域，用专用的标志M8070和M8071来控制其传送。例如将主站X00～X17的状态通过M800～M817传送到从站。从站接收到信号后，如果M800和M810同时为ON时，从站向主站发出收到信号，置M900为ON。梯形图如图所示。3、PLC-PLC的通讯上述数据传送只是两台PLC之间的数据传送。实际在工业控制中，对于多控制任务的复杂控制系统，不可能单靠PLC的输入、输出点数或改进机型来实现，于是就有多台PLC相互连接形成的网络。数据传送梯形图要想多台PLC能连成网络进行工作，其硬件和软件都要符合要求。硬件上，一般要增加通讯模块、通讯接口、终端适配器、网卡、集线器、调制解调器和必要的线缆等设备。软件上要求以特定的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，开发出有一定功能的通讯程序和网络系统程序，实现对网络中PLC的软硬件资源进行统一调度和配置。如：三菱PLC的MELSECNET/MINI网络就是一个典型的代表。它是一个用于工业控制系统中的典型集散控制系统。3、PLC-PLC的通讯主要特点如下：1.MELSECNET/MINI网络系统允许挂接64个子站，可以控制512个远程I／O点，同时对子站的模块数没有限制。2.远程I／O站的输入输出点数设置范围广。用AOJ2时，可以8点输入、8点输出，也可以32点输入、24点输出；用A1N、A2N、A3N时则按需要配置I/O模块。最大传输速度可大1.5Mbps。3.具有丰富的通讯模块，方便实现与不同系列的PLC之间的连接。3、PLC-PLC的通讯网络数据传送和接收的梯形图形式其中［S］和［D］指定的是传输数据的首元件号。I/O首元件号由用于通讯的特殊模块FX-24EI在PLC中的连接位置决定。在网络中的PLC数据传送和接收是利用功能指令中的MNET（FUN90）指令。其形式如图所示。3、PLC-PLC的通讯