三菱PLC模拟量输入输出模块的应用浅析

三菱PLC模拟量输入输出模块的应用浅析

摘要：本文介绍了可编程控制器（PLC）模拟量输入输出模块的基本应用，通过对FX2N-4AD模拟量输入模块和FX2N-2DA模拟量输出模块功能的简介，以及应用实例的分析，对PLC模拟量输入输出模块的应用作了一个基本的阐述。

关键词：PLC FX2N-4AD FX2N-2DA 模拟量

引言：在电气控制中，存在大量的开关量，用PLC的基本单元就可以直接控制，但也常常要对一些模拟量（如压力、温度、速度等）进行控制。PLC基本单元只能对数字量进行处理，而不能处理模拟量，如果要对模拟量进行处理，就要用特殊功能模拟量转换成数字量。同样，PLC基本单元只能输出数字量，而大多数电气设备只能接收模拟量，所以还要把PLC输出的数字量转换成模拟量才能对电气设备进行控制，而这些则需要模拟量输出模块来完成。

1、FX2N-4AD模拟量输入模块

FX2N-4AD模拟量输入模块是FX系列专用的模拟量输入模块。该模块有4个输入通道，通道号分别为CH1、CH2、CH3和CH4。输入通道用于将外部输入的模拟量信号转换成数字量信号，即称为A/D转换，其分辨率为12位。

FX2N-4AD模拟量模块内部有一个数据缓冲寄存器区，它由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0～#30。数据缓冲寄存器内容，可以通过PLC的FROM 和TO指令来读、写。

2、FX2N-2DA模拟量输出模块

FX2N-2DA模拟量输出模块是FX系列专用的模拟量输出模块。该模块将12位的数字值转换成相应的模拟量输出。FX2N-2DA有2路输出通道，通过输出端子变换，也可任意选择电压或电流输出状态。电压输出时，输出信号范围为DC-10V～+10V，可接负载阻抗为1KΩ～1MΩ，分辨率为5mV，综合精度为0.1V；电流输出时，输出信号范围为DC+4mA～20mA，可接负载阻抗不大于250Ω，分辨率为20uA，综合精度为0.2mA。

FX2N-2DA模拟量输出模块有两个输出通道，可以接成电压输出，也可以接成电流输出形式，其数字量和模拟量的比例关系如图1所示。

FX2N-2DA模拟量模块内部有一个数据缓冲寄存器区，它由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0～#31。数据缓冲寄存器区内容可以通过PLC的FROM 和TO指令来读、写。

3、FX2N-4DA与FX2N-4DA模块的综合运用（选矿厂磨矿分级自动控制）

磨矿作业是在球磨机筒体内进行的，筒体内装有磨矿截至钢球。矿石由给矿机经皮带运输机送入球磨机。钢球随着筒体的旋转而被带到一定的高度后，由于重力作用的钢球落下，于是装在筒体内的矿石就受到钢球的冲击力。另一方面，由于钢球在筒体内沿筒体轴心的公转和自转，在钢球之间及其在筒体接触区又产生对矿石的挤压和磨剥力，从而将矿石磨碎。

粉碎后的矿粒随矿浆从球磨机的排矿口排出，呈分散的悬浮状态进入分级机，这时矿浆中的大颗粒矿石形成返砂而进入球磨再磨，小颗粒矿石溢流流出，成为磨矿分级系统的产品，进入下一道选别。

粉矿由变频调速的给矿机送到皮带，经皮带送入球磨机进行磨矿，磨矿后的矿浆流入分级机进行分级，满足粒度要求的矿石溢流进入泵池进行选别，大颗度的矿石经分级机重新送入球磨机进行再磨。

3.1 硬件设备选型

本系统有4个模拟量输入，3个模拟量输出，选择FX2N-48MR的PLC作为控制器，配备FX2N-4AD和FX2N-4DA各一块。在AD模块中，CH1为皮带秤，CH2排矿水流量计，CH3排矿水流量计，CH4核子密度计；在DA模块中，CH1至给矿变频器，CH1至排矿水调节阀，CH1至返砂水调节阀。

3.2 I/O分配。

如图2，KM1控制同步电机运行，KM2控制皮带运行，KM3控制给矿机变频器电源，KM4分级机电源，KM5控制分级机电机星形接法降压启动，KM6控制分级电机三角形接法全压运行。X0皮带过载信号（FR1）, X1 分级机过载信号（FR2），X2为自动启动，X3为自动停止。X4为手动操作，X5为皮带手动启动、停止，X6为给矿机手动启动、停止，X7为分级机手动启动、停止，X10为磨机手动启动、停止。

3.3 PLC程序

PLC程序包括两部分，一部分为开关量的控制，另一部分为模拟量的控制。重点在于三个PID回路的模拟量控制，其编程思路可以按读AD模块输入数据、PID运算、写DA模块输出模拟量至控制设备的顺序进行编写，程序略。

结束语

PLC在实际生产应用利用模拟量输入/输出模块，分别可以实现模数转换和数模转换。充分利用PLC的AD、DA模块可以方便的对模拟量进行控制，实现生产的需要。

参考文献:

[1]钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用.广州：华南理工大学出版社.2003.5

[2]李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练.北京：中国劳动社会保障出版社.2001

[3]王阿根.电气可编程控制原理与应用.北京：清华大学出版社，2006