第11章 PLC的特殊功能模块

第11章PLC的特殊功能模块本章要点

● 模拟量输入输出模块的基本功能及其应用

● 数据链接与通信功能模块的基本功能及其应用

本章难点

● 数据链接与通信功能模块的基本功能及其应用

PLC的特殊功能模块种类繁多，功能齐全，是构成模拟量控制、位置控制、通信控制等系统的重要扩展设备。本章重点介绍FX系列PLC的A/D和D/A模块、通信板的基本功能及其应用。

11.1 扩展设备的类型及使用

FX系列PLC的扩展设备有扩展单元(Extension Unit)、扩展模块(Extension Block)、特殊功能模块(Special Function Block)、功能扩展板(Extension Function Board)。

扩展单元和扩展模块用来增加I/O点数，在第6章已做介绍。特殊功能模块主要用来完成一些特殊的功能，如A/D转换、D/A转换、高速计数、定位控制等，其硬件电路完善，有的自带CPU。它们都安装在主机之外。功能扩展板安装在主机内，不占用主机外的空间，扩展主机的某些功能，如各种通信板、输入/输出扩展板、模拟量输入/输出扩展板等。

FX系列PLC的特殊功能模块大致可分为：①模拟量输入/输出模块；②高速计数器模块；

③定位控制模块；④旋转角度检测模块；⑤通信接口模块；⑥人机界面等类型

1．硬件系统配置

主机扩展就是在主机上安装功能扩展板、存储器卡盒等，或在主机上增加硬件单元或模块。

主机扩展时，首先要解决配置问题。配置FX2N系列PLC硬件系统时，应满足如下条件。

(1) 系统的开关量I/O点数不超过256点。

(2) 当系统中有特殊功能模块时，系统的开关量I/O点数n应满足：n≤256– k，式中，k为系统中所有特殊功能模块的等效I/O点数之和。

(3) 每台主机连接的特殊功能模块不超过8块。

(4) 系统中所有扩展设备消耗的内部DC 5 V电源电流总量不超过主机或扩展单元内部DC 5 V电源提供的电流总量；系统中所有扩展设备消耗的外部DC 24 V电源电流总量不超过主机或扩展单元外部DC 24 V电源提供的电流总量。

第11章PLC的特殊功能模块261 2．模块的连接与编号

系统配置完成后，就可把主机和各扩展设备用扩展设备自带的扩展电缆或专用电缆按硬件手册的说明进行连接、安装。

当PLC与特殊功能模块连接时，数据通信是通过特殊模块的读/写指令FROM/TO来实现的。为了使PLC能够准确地查找到指定的功能模块，每个特殊功能模块都有一个确定的地址编号，编号的方法是从离主机最近的特殊功能模块开始，顺序编成0~7号，编号不能超过7，如图11.1所示。注意PLC的扩展单元不记录在内。

图11.1 FX2N系列PLC的硬件系统

3．FX系列PLC对特殊功能模块的读写操作

FX系列PLC与其特殊功能模块之间的通信是通过FROM/TO指令执行的。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。

1) BFM读出指令

该类指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表11.1所示。

表11.1 BFM读出指令的要素表

指令名称助记符指令代码

(位数)

操作数范围

程序步m1m2[D•] n

BFM 读出

FROM

FROM(P)

FNC78

(16/32)

K、H

m+=0~7

K、H

m1=0~31

KnY、KnM、KnS

T、C、D、V、Z

K、H

n=1~32

FROM…9步

DFROM…17步

FROM指令，是将特殊功能模块缓冲寄存器BFM的数据读到PLC基本单元的指令。如图11.2所示，X3=ON时，FROM指令执行。从特殊功能模块#2的缓冲寄存器#20、#21、#22中读出16位数据传至PLC基本单元的D0、D1、D2三个单元中。X3=OFF时，FROM 指令不执行，传送地点D0、D1、D2中的数据不变。

图11.2 FROM指令应用

2) BFM写入指令

该类指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表11.2所示。

TO指令，是由PLC基本单元对特殊功能模块缓冲寄存器BFM写入数据的指令。如图11.3所示，X1=ON时，TO指令执行。将PLC基本单元D0、D1的数据写入特殊功能模块#1的缓冲寄存器#10、#11中。X1=OFF时，FROM指令不执行，BFM#10、#11中的数据不变。

电气与

PLC控制技术

262

表11.2 BFM读出指令的要素表

指令名称助记符指令代码

(位数)

操作数范围

程序步m1m2[S•] n

BFM 写入

TO

TO(P)

FNC79

(16/32)

K、H

m1=0~7

K、H

m1=0~31

KnX、KnY、

KnM、KnS

T、C、D、V、Z

K、H

n=1~32

FROM…9步

DFROM…17步

图11.3 TO指令应用

M8028=OFF时，FROM/TO指令执行过程中，禁止中断，FROM/TO指令可在中断程序中使用；M8028=ON时，FROM/TO指令执行过程中，允许中断，FROM/TO指令不能在中断程序中使用。

11.2 模拟量输入/输出模块

可以通过使用模拟量输入/输出模块来进行模拟量(电压、电流等)的输入和输出，从而使PLC实现工业自动化(FA)控制中不可或缺的模拟量控制功能。如模拟量输入/输出模块与PID过程控制模块或PID回路运算功能指令配合使用，即可实现温度、压力、流量等过程量的PID控制；用户可充分利用PLC的算术运算功能和数据处理能力，编制模糊控制算法等程序，实施模拟量的模糊控制，达到智能控制的目的。

11.2.1 模拟量输入模块FX2N-2AD

1．性能指标

FX2N -2AD是一个2通道12位高精度模拟量输入模块，能够将DC 0~10 V、0~5 V，或DC 4~20 mA的模拟量输入转换成一个数字量并传送到PLC中。其性能如表11.3所示。

表11.3 FX2N -2AD模拟量输入模块的性能指标

项目电压输入电流输入

模拟输入范围出厂时该单元调整为数DC 0~10 V对应。

当使输入或DC 0~5 V输入时和增益值。

字量：0~4 000与模拟量：用FX2N-2AD

作为电流时，必须重新调整零点。

DC 0~10 V，DC 0~5 V (输入电阻200 kΩ)。

警告：输入电压超过DC -0.5 V~+15 V范

围，可能造成模块损坏

4~20 mA(输入电阻250 KΩ)

警告：输入范围超过-2mA，+60 mA范围，

可能造成模块损坏

数字输出12位

分辨力 2.5 mV(10 V/4 000) 1.25 mV(5 V/4 000) 4 A{(20~4)/4 000}

综合精度±1%(满刻度0~10 V) ±1%(满刻度4~20 mA)