模拟量输入模块

1．CPU芯片
(1)通用微处理器，如Intel公司的8086， 80186到Pentium系列芯片；
(2)单片微处理器(单片机)，如Intel公司 的MCS51/96系列单片机;
(3)位片式微处理器，如AMD2900系列位片 式微处理器。
2．存储器
存储器分为RAM和ROM。 ROM一般用于存储系统程序。 RAM一般用于存储用户程序。 其容量一般以字为单位，三菱的FX系列称为 步(Step，即字)。小型的容量在1K字左右，大型 的可达数M(兆)字。
2.2.1 三菱电机公司小型PLC 2.2.2 FX系列PLC的特点 2.2.3 FX系列型号名称的含义 2.2.4 FX系列PLC的—般技术指标 2.2.5 FX1S系列PLC 2.2.6 FX1N系列PLC 2.2.7 FX2N系列PLC 2.2.8 FX2NC系列PLC
● FX系列家族成员
输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱 动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断 电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。
1) 继电器输出：低速大功率
直流、交流负载（隔离、功率放大）
2) 晶体管集电极输出：高速小功率
直流负载
3) 双向可控硅输出：高速大功率
交流负载
以继电器形式为例
包括偏移误差（0输入非0输出）、非线性误差等。 线性误差通常以LSB的分数表示：如 1/2LSB、1LSB等
建立时间――当输入数字量变化时，输出的模拟信号稳定在相应的数值范围之内
（0.5x LSB）所经历的时间
模块包含的D/A通道数 输出信号类型――电流、电压及输出范围
2.2 FX系列PLC性能简介
2.1.3 输入/输出模块
1. 开关量I/O模块的外部接线方式
• 汇点式 各个I/O电路有一个公共点，共用一个电源。
• 分组式 I/O分成若干组，每组I/O共用一个电源，各组电源可以不同。
• 分割式 各个I/O点之间相互隔离，每个I/O可以使用独立电源。
COM
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6
2.1 PLC的硬件结构
2.1.1 PLC的物理结构 2.1.2 CPU模块与存储器 2.1.3 输入模块 2.1.4 输出模块
2.1.1 PLC的物理结构
– 整体式
– 模块式
整
体
式
模 块 式
1．整体式PLC
小型PLC一般属此结构 有基本单元和扩展单元之分 基本单元：有CPU模块、I/O模块和电源 扩展单元：有I/O模块和电源 选择有关单元，满足不同要求。
继电器输出
PLC
内
内
部
部
电
电J
路
路
输出接口电路
Y
COM +-
交流电源或 直流电源
继电器输出电路
晶体管输出电路
4. 模拟量输入模块（A/D、AI）
A/D作用：将现场仪表输出的（标准）模拟量信号0~10mA、4~20mA、1~5VDC等转
化为计算机可以处理的数字信号
检测仪表
变送器： 温度变送器 压力变送器 流量变送器 液位变送器 成分分析仪
传感器： Pt100 Cu50 热电偶 ……
现场仪表模拟信号
4～20mA 0～10mA 1～5VDC mV、Ω
……
模数转换 (A/D、AI)
数字信号
0～4095 0～1023
……
端口 (地址)
数字信号
0～4095 0～1023
……
工程化转换
工程量
0～100℃ ?～??kPa
……
CPU
软件实现
硬件滤波 如：RC滤波
D/A作用：将计算机内部的数字信号转化为现场仪表可以接收的标准信号4~20mA等
如： 12位数字量（0～4095） → 4~20mA 2047 对应的转换结果： 12mA
调节阀 变频器
……
执行器控制信号
4～20mA 0～10mA 1～5VDC 0～10VDC
……
数模转换 (D/A、AO)
数字信号
0～4095 0～1023
A/D转换的性能指标
分辨力*――A/D接口变化一个LSB（二进制最低有效位）时输入模拟量的最小变化量
例：12位A/D转换器，输入范围0～10VDC，分辨力＝10/212＝2.44mV （通常分辨率以输入二进制数的位数来表示 ：10位、12位分辨率）
线性误差――实际转换特Hale Waihona Puke Baidu曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差
包括偏移误差（0输入非0输出）、非线性误差等。 线性误差通常以LSB的分数表示：如 1/2LSB、1LSB等
转换时间* ――从启动转换到转换结束完成一次A/D转换所需要的时间
信号的隔离*
模块包含的A/D通道数*
输入信号类型――单极性、双极性、信号范围、信号制
5. 模拟量输出模块（D/A、AO）
2．模块式PLC 大、中型PLC一般用模块式结构。
用户可以选用不同档次的CPU模块、品 种繁多的I/O模块和特殊功能模块。
2.1.2 CPU模块
CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。 CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不 断地采集输入信号，执行用户程序，刷新 系统的输出； 存储器用来储存程序和数据。
软件滤波 如：中值滤波
软件RC滤波
……
A/D组成：一般是由多路转换开关、前置放大器、采样保持器、ADC（Analog to
Digital Converter）等组成
输入信号1
多路 转换
输入信号n
前置放大 采样保持 内、外
补偿
光电 隔离
ADC
数据
驱动 锁存
数据 总线
控制单元
控制 总线
A/D转换通常有二种方式：① 逐次比较型 ② 双积分 型
汇点式
COM1 Y0 Y1
COM2 Y2 Y3
分组式
COM1 Y0
COM2 Y1
COM3 Y2
COM4 Y3
分隔式
2.开关量输入模块
输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号， 转换成数字信号送入主机。
内内1
内
内
内
内内 n
内
COM
直流输入电路图
内内1
内
内
.
内
输入n
内
COM
交流输入电路图
3. 开关量输出模块
叠装式结构
FX0 FX2 FX2C
FX0S FX1S FX0N FX1N FX2N FX2NC
……
端口 (地址)
数字信号 工程化反变换
0～4095 0～1023
……
工程量
0～100％ ……
CPU
软件实现
D/A转换的性能指标
分辨力――二进制变化一个LSB（最低有效位）时D/A输出模拟量的最小变化量
（通常分辨率以输入二进制数地位数来表示 ：10位、12位D/A转换器）
线性误差――实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差