1、第八章 PLC的功能模块,教学提示：FX2N系列PLC除了常用机型和扩展单元外，还有大量种类多、功能全的特殊功能模块，以更好地满足各种工业对象控制的需要。FX2N系列可编程控制器的特殊功能模块主要有模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度输入/控制模块、高速计数模块、可编程凸轮控制器模块等,教学要求：在自动控制系统设计使用特殊功能模块首先应熟悉各功能模块的功能及型号，以便在不同的应用场合正确选用不同的模块。使用特殊功能模块应重点掌握特殊功能模块与PLC的连接要求和PLC与特殊功能模块之间的读/写操作方式，以及特殊功能模块的编程使用方法,8.1 功能模块概述,8.1.1 特殊模块的类型及用途,8.1
2、.2 特殊功能模块的安装及应用,8.2 模拟量输入模块,8.2.1 性能参数,8.3.1 性能参数,8.3 模拟量输出模块,8.2.2 应用举例,8.3.2 应用举例,第八章 PLC的功能模块,8.5 可编程凸轮控制器模块,8.5.1 FX2N-1RM-SET的特点,8.5.2 缓冲寄存器及设置,8.5.3 应用举例,8.4.1 基本性能参数,8.4 高速计数模块,8.4.2 应用举例,8.1 功能模块概述,8.1.1 特殊功能模块的类型及用途,表8.1 FX2N特殊功能模块表,1模拟量输入模块,2模拟量输出模块,3脉冲输出模块,4高速计数模块,5可编程凸轮控制器,6PID过程控制模块,8.1
3、.2 特殊功能模块的安装及应用,1模块的连接与编号,图8.1 FX2N-48MR功能模块连接示意图,2FX2N PLC与特殊功能模块之间的读/写操作,（1）特殊功能模块读指令,表8.2 特殊功能模块读指令要素,指令格式,图8.2 FROM指令格式,X001,FNC78FROM,K2,K10,D10,K6,m1,m2,D.,n,m1特殊功能模块号m107,m2特殊功能模块的缓冲寄存器（BFM）首元件编号m2031,D指定存放在PLC中的数据寄存器首元件号,n指定特殊功能模块与PLC之间传送的字数：16位操作时n132，32位操作时n116,2特殊功能模块写指令,表8.3 特殊功能模块写指令要素,
4、指令格式,图8.3 TO指令格式,X001,FNC79TO,H2,K10,D20,K2,m1,m2,S.,n,m1特殊功能模块号m107,m2特殊功能模块的缓冲寄存器（BFM）首元件编号m2031,S PLC中指定读取数据的首元件号,n指定特殊功能模块与PLC之间传送的字数：16位操作时n132，32位操作时n116,8.2 模拟量输入模块,8.2.1 性能参数,表8.4 FX2N-4AD的技术指标,1FX2N-4AD技术指标,2端子连接,图8.4 FX2N-4AD接线图,FX2N4AD,CH1CH4,电压输入信号,电流输入信号,V+,I+,VI+,V+,I+,VI+,3. 缓冲寄存器及设置,
5、(1) 缓冲寄存器（BFM）编号,表8.5 FX2N-4AD模块BFM分配表,带*号的缓冲寄存器中的数据可由PLC通过TO指令改写。改写带*号的BFM的设 定值就可以改变FX2N-4AD模块的运行参数，调整其输入方式、输入增益和零点等,从指定的模拟量输入模块读入数据前应先将设定值写入，否则按缺省设定值执行,PLC用FROM指令可将不带*号的BFM内的数据读入,注：,(1) 缓冲寄存器（BFM）的设置,在BFM #0中写入十六进制4位数字H0000使各通道初始化，最低位数字控制通道CH1，最高位控制通道CH4。H0000中每位数值表示的含义如下：,位（bit）0：设定输入范围1010V,位（bi
6、t）1：设定输入范围420mA,位（bit）2：设定输入范围2020mA,位（bit）3：关闭该通道,位（bit）0：设定输入范围1010V,输入的当前值送到BFM#9#12，输入的平均值送到BFM#5#8,各通道平均值取样次数分别由BFM#1#4来指定。取样次数范围从14096，若设定值超过该数值范围时，按缺省设定值8处理,当BFM#20被置1时，整个FX2N-4AD的设定值均恢复到缺省设定值。这是快速地擦除零点和增益的非缺省设定值的方法,若BFM#21的b1、b0分别置为1、0，则增益和零点的设定值禁止改动。要改动零点和增益的设定值时必须令b1、b0的值分别为0、1。缺省设定为0、1,零点
7、：数字量输出为0时的输入值,增益：数字输出为1000时的输入值,在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G、O（增益零点）位的状态来指定。例如：若BFM#22的G1、O1位置1，则BFM#23和#24的设定值即可送入通道1的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一调整，也可独立调整,BFM#30中存的是特殊功能模块的识别码，PLC可用FROM指令读入。FX2N -4AD的识别码为K2010。用户在程序中可以方便地利用这一识别码在传送数据前先确认该特殊功能模块,BFM#29中各位的状态是FX2N -4AD运
8、行正常与否的信息。BFM#29中各位表示的含义见表8.6所示,表8.6 BFM#29中各位的状态信息,8.2.2 应用举例,【例8-1】FX2N -4AD模拟量输入模块连接在最靠近基本单元FX2N -48MR的地方，如图8.1所示。仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道，计算4次取样的平均值，结果存入PLC的数据寄存器D0和D1中,解：,由图8.1知，FX2N -4AD模拟量输入模块编号为0号。按照控制要求设计的梯形图及有关注释如图8.5所示,图8.5 例8-1的梯形图,【例8-2】 FX2N -4AD模拟量输入模块连接如图8.1所示。试通过程序对模拟量输入模块FX2N -4AD的通道
9、CH1进行零点和增益的调整，要求通道CH1为电压量输入通道，通道CH1的零点值调整为0V，增益值调整为2.5V,解：,模拟量模块的零点和增益的调整可以通过手动或程序进行。在工业自动控制系统的应用中，采用程序控制调整是非常有效的方法。由特殊功能模块的地址编号原则可知，FX2N -4AD模拟量输入模块编号为0号。相关的程序及说明见图8.6所示,图8.6 例8-2梯形图,8.3 模拟量输出模块,8.3.1 性能参数,表8.7 FX2N-4AD的技术指标,1FX2N-4DA技术指标,2端子连接,图8.7 FX2N-4DA接线图,FX2N4DA,CH1CH4,电压输入信号,电流输入信号,V+,I+,VI
10、+,V+,I+,VI+,表8.8 FX2N-4DA模块BFM分配表,3. 缓冲寄存器及设置,（1）缓冲寄存器（BFM）编号,注：,带*号的BFM缓冲寄存器可用TO指令将数据写入,带E表示数据写入到EEPROM中，具有断电记忆,（2）缓冲寄存器（BFM）的设置,BFM#0中的4位十六进制数H0000分别用来控制4个通道的输出模式，由低位到最高位分别控制CH1、CH2、CH3和CH4。在H0000中：,位（bit） 0时，电压输出（1010V）,位（bit） 1时，电流输出（420mA）,位（bit） 2时，电流输出（020mA）,H2110表示CH1为电压输出（1010V）,CH2和CH3为电流
11、输出（420mA）,例：,CH4为电流输出（020mA）,输出数据写在BFM#1到BFM#4,BFM#1为CH1输出数据（缺省值 0）,BFM#2为CH2输出数据（缺省值 0）,BFM#3为CH3输出数据（缺省值 0）,H1100CH4回零，CH3回零，CH2保持，CH1保持,例：,H0101CH4保持，CH3回零，CH2保持，CH1回零,BFM#4为CH4输出数据（缺省值 0）,PLC由RUN转为STOP状态后，FX2N-4DA的输出是保持最后的输出值还是回零点，取决于BFM#5中的4位十六进制数值，其中0表示保持输出值，1表示恢复到0,BFM#8和#9为零点和增益调整的设置命令，通过#8和
12、#9中的4位十六进制数指定是否允许改变零点和增益值。其中：,BFM#8中4位十六进制数（b3 b2 b1 b0）对应CH1和CH2的零点和增益调整的设置命令。见图8.8（a）（b0表示不允许调整，b1表示允许调整）,FM#9中4位十六进制数（b3 b2 b1 b0）对应CH3和CH4的零点和增益调整的设置命令。见图8-8（b）（b0表示不允许调整，b1表示允许调整）,（a）,（b）,图8.8 BFM#8和#9为零点和增益调整的设置对应值,BFM#20为复位命令。当将数据1写入到BFM#10时，缓冲寄存器BFM中的所有数据恢复到出厂时的初始设置。其优先权大于BFM#21,BFM#21为I/O状态
13、禁止调整控制。当BFM#21不为1时，BFM#21到BFM#1的I/O状态禁止调整，以防止由于疏忽造成的I/O状态改变。当BFM#211（初始值）时允许调整,BFM#10#17为零点和增益数据。当BFM的#8和#9中允许零点和增益调整时，可通过写入命令TO将要调整的数据写在BFM#10#17中（单位为mA或mV）,BFM#29中各位的状态是FX2N-4DA运行正常与否的信息。各位表示的含义与FX2N-4AD相近，可参见表8.8 FX2N-4DA模块BFM分配表,FX2N-4DA的识别码为K3010，存于BFM#30中。PLC可用FROM指令读入，用户在程序中可以方便地利用这一识别码在传送数据前
14、先确认该特殊功能模块,8.3.2 应用举例,【例8-3】 在图8.1中，若FX2N -2DA模拟量输出模块接在2号模块位置，CH1设定为电压输出，CH2设定为电流输出，并要求当PLC从RUN转为STOP状态后，最后的输出值保持不变，试编写程序,解：,梯形图如图8.9所示,图8.9 例8-3梯形图,【例8-4】FX2N-4DA模拟量输出模块编号为1号。现要将FX2N -48MR中数据寄存器D10、D11、D12、D13中的数据通过 FX2N -4DA的四个通道输出出去，并要求CH1、CH2设定为电压输出（1010V），CH3 、CH4通道设定为电流输出（020mA），并且FX2N -48MR从R
15、UN转为STOP状态后，CH1、CH2输出值保持不变，CH3 、CH4的输出值回零。试编写实现这一要求的PLC程序,解：,梯形图及有关注释如图8.10所示。其中，为通道CH1、CH2传送数据的寄存器D10、D11的取值范围是20002000；为通道CH3、CH4传送数据的寄存器D12、D13的取值范围是01000,图8.10 例8-4梯形,8.4 高速计数模块,8.4.1 基本性能参数,1FX2N-1HC的技术指标,表8-9 FX2N-1HC高速计数器模块技术指标,续表,2. FX2N -1HC的输入/输出,高速计数器FX2N -1HC输入的计数脉冲信号可以是单相的，也可以是双相的。单相1输入
16、和单相2输入时小于50kHz，双相输入时可以设置1倍频、2倍频和4倍频模式。脉冲信号的幅值可以是5V、12V或24V，分别连接到不同的输入端,计数器的输出有两种类型四种方式,由该模块内的硬件比较器输出比较的结果，一旦当前计数值等于设定值时，立即将输出端置“1”，其输出方式有两种：输出端YHP采用PNP型晶体管输出方式；输出端YHN采用NPN型晶体管输出方式,通过该模块内的软件输出比较的结果，由于软件进行数据处理需要一定的时间，因此当当前计数值等于设定值时，要经过200s的延迟才能将输出端置“1”，其输出方式也有两种：输出端YSP采用PNP型晶体管输出方式；输出端YSN采用NPN型晶体管输出方式
17、,3. FX2N-1HC内的数据缓冲存储区,表8.10 FX2N-1HC内的数据缓冲寄存器的功能用途,续表,4. FX2N-1HC的计数方式,表8.11 计数器计数方式表,计数方式,BFM0内的数据,计数器类型,5.FX2N-1HC输入输出的控制字,表8.12 BFM#4各位的功能表,8.4.2 应用举例,【例8-5】某FX2N型PLC控制系统的各模块连接如图8.17所示。其中，高速计数器模块FX2N-1HC的序号为2。将该模块内的计数器设置为由软件控制递加/递减的单相单输入的16位计数器，并将其最大计数限定值设定为K4444，采用硬件比较的方法，其设定值为K4000，其用户程序编制如图8.1
18、7所示,0号,1号,2号,图8.17 FX2N型PLC控制系统的各模块的连接图,图8.18 使用高速计数模块的梯形图程序,8.5 可编程凸轮控制器模块,8.5.1 FX2N-1RM-SET的特点,1. 在高速旋转时准确检测角度和位置信号,2. 与PLC联机使用,3. FX2N-1RM-SET独立使用,4. 其它功能,8.5.2 缓冲寄存器及设置,1. FX2N -1RM-SET的联机运行,FX2N系列PLC与FX2N-1RM-SET联机时，通过PLC的FROM/TO指令，对FX2N-1RM-SET中的缓冲寄存器BFM进行读/写操作。当PLC同时连接两台或三台FX2N-1RM-SET时，PLC发
19、出的FROM/TO指令只对连接距离最近的FX2N-1RM-SET有效，另外两台FX2N-1RM-SET与PLC的读/写操作，必须通过第一台FX2N-1RM-SET进行,表8.13 FX2N-1RM-SET缓冲寄存器BFM分配表（部分）,2. 缓冲寄存器（BFM）编号与设置,续表,续表,注：, 当PLC同时连接两个或三个FX2N-1RM-SET时，PLC通过读/写最近一台FX2N-1RM-SET的缓冲寄存器编号：BFM#8000#8999（对应第二台FX2N-1RM-SET）、BFM#9000#9999（对应第三台FX2N-1RM-SET）的相关数据，实现与第二和第三台FX2N-1RM-SET的
20、通讯, FX2N-1RM-SET缓冲寄存器内的数据均为16位二进制数, 当角度采用单倍值表示时，分辨率为1度；当采用2倍值表示时，分辨率为0.5度,FX2N-1RM-SET中编号为#0、#3、#28、#29的缓冲寄存器中16位二进制数中每一位（bit）代表的具体含义见表8.14表8.17所示,表8.14 初始设置缓冲寄存器（BFM#0）,表8.15 命令缓冲寄存器（BFM#3）,表8.16 工作状态显示缓冲寄存器（BFM#28）,表8.17 错误报警缓冲寄存器（BFM#29）,8.5.3 应用实例,【例8-6】图8.20为可编程控制器FX2N-80MT及其扩展单元FX2N-16EYT与可编程凸
21、轮控制器FX2N-1RM-SET的连接图。要求由FX2N-80MT读取FX2N-1RM-SET的输出状态信息，并通过FX2N-80MT的输出端输出控制信号的程序，同时FX2N-80MT能够对FX2N-1RM-SE发出运行、编程和复位的命令。试设计该程序,FX2N-80MT,FX2N-16EYT,FX2N-1RM-SE,图8.20 例8-6连接图,当可编程凸轮控制器FX2N-1RM-SET与PLC联机工作时，可以通过FROM/TO指令，实现对可编程凸轮控制器的控制。PLC的控制程序如图8.21所示。其中PLC的输入信号X000、X001、X002可以实现对PLC的运行控制,图8.21 例8-6的
22、梯形图,小 结,FX2N的功能模块主要有模拟量输入模块FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2N-8AD、模拟量输出模块FX2N-2DA、FX2N-4DA，温度输入模块FX2N-4AD-FT、FX2N-4AD-TC，温度控制模块FX2N-2LC，高速计数模块FX2N-1HC，定位控制单元FX2N-20GM，通信接口FX2N-232-BD 、FX2N-485-BD、FX2N-422-BD，脉冲发生器模块FX2N-1PG，接口模块FX2N-2321F等,基本单元通过扩展总线与特殊功能模块连接。FX2N系列可编程控制器与特殊功能模块之间的通讯通过FROM/TO指令执行。FROM指令用于PLC基本单元读取特殊功能模块中的数据；TO指令用于PLC基本单元将数据写到特殊功能模块中。读、写操作都是针对特殊功能模块的缓冲寄存器BFM进行的,使用特殊功能模块时应详细了解所选用模块的功能及性能参数，尤其是模块的缓冲寄存器BFM设置,
