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第7章可編程控制器的特殊功能模塊 7 1模擬量輸入模塊及應(yīng)用 7 2通信模塊及應(yīng)用 第7章第1頁(yè) 7 1模擬量輸入模塊FX2n 4AD的使用 7 1 1概述FX2n 4AD是FX2n系列PLC的模擬量輸入模塊 有CH1 CH4四個(gè)通道 每個(gè)通道都可進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換 分辯率為12位 采集信號(hào)電壓為 10V 10V 分辯率5mV 電流輸入時(shí) 為4 20mA或 20 20mA 分辯率20uA FX2n 4AD內(nèi)部有32個(gè)16位的緩沖寄存器 BMF 用于與主機(jī)交換數(shù)據(jù) FX2n 4AD占用FX2n擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn) 耗電為5V 30mA 第7章第2頁(yè) 7 1 2FX2n 4AD的電路接線 FX2n 4AD通過(guò)擴(kuò)展電纜與PLC主機(jī)相連 四個(gè)通道的外部連接則根據(jù)外部輸入電壓或電流量的不同而不同 應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 外部輸入為電壓量信號(hào) 則將信號(hào)的 極分別與模塊V 和VI 相連 2 若外部輸入為電流量信號(hào) 則需要把V 和I 相連 3 如有過(guò)多的干擾信號(hào) 應(yīng)將系統(tǒng)機(jī)殼的FG端與FX2n 4AD的接地端相連 第7章第3頁(yè) 圖1FX2n 4AD與外部信號(hào)接線圖 第7章第4頁(yè) 7 1 2FX2n 4AD的電路接線 7 1 3FX2n 4AD的性能指標(biāo) 2 轉(zhuǎn)換特性 電壓量轉(zhuǎn)換 電流量轉(zhuǎn)換 1 電源FX2n 4AD的外接電源為24V 上下波動(dòng)不得超過(guò)2 4V 電流為55mA 圖2圖模擬量與數(shù)字量對(duì)應(yīng)曲線 第7章第5頁(yè) 4個(gè)輸入點(diǎn)可同時(shí)使用 輸入電壓為 10V 10V 如果絕對(duì)值超過(guò)15V 則可對(duì)單元造成損壞 12位轉(zhuǎn)換結(jié)果以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存放 最大值2047 最小值 2048 分辨率電壓為1 2000 5mV 電流為1 1000 20uA 總體精度1 轉(zhuǎn)換速度6 15ms 模擬量模塊的性能說(shuō)明 第7章第6頁(yè) BFM內(nèi)容含義 第7章第7頁(yè) 第7章第8頁(yè) 1 表中咖啡色的緩沖寄存器 BFM 中的數(shù)據(jù)可通過(guò)TO指令改寫 其它BFM內(nèi)的數(shù)據(jù)可以使用PLC的FROM指令讀寫 對(duì)BFM表的說(shuō)明 2 在BFM 0中寫入十六進(jìn)制4位數(shù)字H 進(jìn)行A D模塊通道初始化 最低位數(shù)字控制CH1 最高位控制CH4 3 0時(shí)設(shè)定輸入范圍為 10 10V 1時(shí) 設(shè)定輸入范圍為4mA 20mA 2時(shí) 設(shè)定輸入范圍為 20 20mA 3時(shí)關(guān)斷通道 例如BFM 0 H3310則說(shuō)明CH1設(shè)定輸入范圍為 10V 10V CH2設(shè)定輸入范圍為4 20mA CH3 CH4兩通道關(guān)閉 第7章第9頁(yè) 當(dāng)BFM 20被設(shè)置為1時(shí) FX2n 4AD模塊所有的設(shè)置將復(fù)位為缺省值 如果BFM 21的 b1 b0 被設(shè)置為 1 0 則偏移量與增益值被保護(hù) 為了設(shè)置偏移量與增益值 b1 b0 必須設(shè)為 1 0 缺省值為 0 1 BFM 23和BFM 24的偏移量與增益值送入指定單元 用于指定通道 輸入通道的偏移量與增益值由BFM 22適當(dāng)?shù)腉 O 增益 偏移 位確定 BFM 23和BFM 24中的增益值和偏移量的單位是mV 或 A FX2n 4AD分辨率為5mV 或20 A 為最小刻度 調(diào)整偏移量與增益值 第7章第10頁(yè) BFM 29的狀態(tài)信息設(shè)置含義 第7章第11頁(yè) 6 BFM 30為緩沖器確認(rèn)碼 可用FROM指令讀出特殊功能塊的認(rèn)別號(hào) FX2n 4AD單元的確認(rèn)碼為K2010 7 增益值與偏移量增益與偏移是使用FX2n 4AD要設(shè)定的兩個(gè)重要參數(shù) 可使用輸入終端上的下壓按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整FX2n 4AD的增益與偏移 也可通過(guò)PLC的軟件進(jìn)行調(diào)整 FX2n 4AD增益與偏移狀態(tài)示意圖 第7章第12頁(yè) 7 1 4編程及應(yīng)用 第7章第13頁(yè) FX2n 4AD的設(shè)置步驟 校對(duì)BFM30中的識(shí)別碼K2010 設(shè)置通道工作方式 設(shè)置平均值次數(shù) 判斷轉(zhuǎn)換是否出錯(cuò) 輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果 第7章第14頁(yè) 串行通信中 數(shù)據(jù)在兩個(gè)站之間是雙向傳送的 A站可作為發(fā)送端 B站作為接收端 也可以A站作為接受端 而B站作為發(fā)送端 串行通信可根據(jù)要求分為單工 Simplex 半雙工 HalfDuplex 和全雙工 FullDupIeX 三種傳送方式 7 2 1串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式 7 2通信模塊及應(yīng)用 單工 數(shù)據(jù)只按一個(gè)固定的方向傳送 半雙工 每次只能有一個(gè)站發(fā)送 即只能是由A發(fā)送到B 或是由B發(fā)送到A 不能A和B同時(shí)發(fā)送 全雙工 兩個(gè)站同時(shí)都能發(fā)送 在串行通信中經(jīng)常采用非同步通信方式 即異步通信方式 所謂異步是指相鄰兩個(gè)字符數(shù)據(jù)之間的停頓時(shí)間是長(zhǎng)短不一的 在異步串行通信中 收發(fā)的每一個(gè)字符數(shù)據(jù)是由四個(gè)部分按順序組成的 如圖所示 7 2 1串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式 起始位 標(biāo)志著一個(gè)新字節(jié)的開(kāi)始 當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) 首先發(fā)送一個(gè)低電平信號(hào) 起始位通過(guò)通信線傳向接收設(shè)備 接收設(shè)備檢測(cè)到這個(gè)邏輯低電平后就開(kāi)始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號(hào) 數(shù)據(jù)位 起始位之后就是5 6 7或8位數(shù)據(jù)位 IBMPC機(jī)中經(jīng)常采用7位或8位數(shù)據(jù)傳送 當(dāng)數(shù)據(jù)位為0時(shí) 收發(fā)線為低電平 反之為高電平 7 2 1串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式 奇偶校驗(yàn)位 用于檢查在傳送過(guò)程中是否發(fā)生錯(cuò)誤 若選擇偶校驗(yàn) 則各位數(shù)據(jù)位加上校驗(yàn)位使字符數(shù)據(jù)中為 1 的位為偶數(shù) 若選擇奇校驗(yàn) 其和將是奇數(shù) 奇偶校驗(yàn)位可有可無(wú) 可奇可偶 停止位 停止位是低電平 表示一個(gè)字符數(shù)據(jù)傳送的結(jié)束 停止位可以是一位 一位半或兩位 在異步數(shù)據(jù)傳送中 CPU與外設(shè)之間必須有兩項(xiàng)規(guī)定 字符數(shù)據(jù)格式 即前述的字符信息編碼形式 例如起始位占用一位 數(shù)據(jù)位為7位 一個(gè)奇偶校驗(yàn)位 加上停止位 于是一個(gè)字符數(shù)據(jù)就由10個(gè)位構(gòu)成 也可以采用數(shù)據(jù)位為8位 無(wú)奇偶校驗(yàn)位等格式 波特率 即在異步數(shù)據(jù)傳送中單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù) 假如數(shù)據(jù)傳送的格式是7位字符 加上奇校驗(yàn)位 一個(gè)起始位以及一個(gè)停止位 共10個(gè)數(shù)據(jù)位 而數(shù)據(jù)傳送的速率是960字符 s 則傳送的波特率為 l0 960 9600位 s 9600bps每一位的傳送時(shí)間即為波特率的倒數(shù) Td l 9600bps O 104ms要想通信雙方能夠正常收發(fā)數(shù)據(jù) 則必須有一致的數(shù)據(jù)收發(fā)規(guī)定 7 2 1串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式 7 2 2異步串行通信接口 RS232C是電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA ElectronicsIndustriesAssociation l962年公布的一種標(biāo)準(zhǔn)化接口 它采用按位串行的方式 傳遞的波特率規(guī)定為19200 9600 4800 2400 1200 600 300等 在通信距離較近 波特率要求不高的場(chǎng)合可以直接采用 既簡(jiǎn)單又方便 但是 由于RS232C接口采用單端發(fā)送 單端接收 所以 在使用中有數(shù)據(jù)通信速率低 通信距離近 15m 抗共模干擾能力差等缺點(diǎn) RS422接口采用差動(dòng)發(fā)送 差動(dòng)接收的工作方式 發(fā)送器 接收器僅使用 5V電源 因此 在通信速率 通信距離 抗共模干擾能力等方面 較RS232C接口都有了很大提高 使用RS422接口 最大數(shù)據(jù)通信速率可達(dá)l0Mbps 對(duì)應(yīng)通信距離為12m 最大通信距離1200m 對(duì)應(yīng)通信速率為l0Kbps RS485通信接口的信號(hào)傳送是用兩根導(dǎo)線之間的電位差來(lái)表示邏輯1和邏輯0的 這樣 RS485接口僅需兩根傳輸線就可完成信號(hào)的接收和發(fā)送任務(wù) 傳輸線也采用差動(dòng)接收 差動(dòng)發(fā)送的工作方式 而且輸出阻抗低 無(wú)接地回路問(wèn)題 所以它的干擾抑制性很好 傳輸距離可達(dá)1200m 傳輸速率達(dá)l0Mbps 7 2 2異步串行通信接口 7 2 3FX2N與其他設(shè)備的通訊 PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)接 構(gòu)成PLC和計(jì)算機(jī)的綜合系統(tǒng) 可使PLC與計(jì)算機(jī)互補(bǔ)功能上的不足 許多小型PLC都設(shè)有通訊模塊用于與其它PLC或計(jì)算機(jī)的通訊 如FX系列中有FX 232ADP FX 232AW A系列中有AJ71C24 AD51E AOJ2 C214可用于此種通訊功能 FX2系列PLC與通訊設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換 由特殊寄存器D8120的內(nèi)容指定 交換數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù) 地址用RS指令設(shè)置 并通過(guò)PLC的數(shù)據(jù)寄存器和文件寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換 1 通訊參數(shù)的設(shè)置 在兩個(gè)串行通訊設(shè)備進(jìn)行任意通訊前 必須設(shè)置相互可以辨認(rèn)的參數(shù) 這些參數(shù)是指如前所述的傳送數(shù)據(jù)的信息格式 包括起始位 數(shù)據(jù)位 奇偶校驗(yàn)位 停止位和波特率等 只有通訊雙方設(shè)置一致 才可進(jìn)行可靠通訊 在FX2N系列PLC中通過(guò)D8120的位組合方式選擇 其具體規(guī)定如表所示 通訊模式設(shè)置 b11 模式 控制線 常規(guī) 單控 b12 對(duì)接信號(hào)類型 2 無(wú) H W2 b13 b15 可取代 b8 b12 用于 FX 458 網(wǎng)絡(luò) 例如 D8120 0F9EH 其中0F9E是數(shù)據(jù) H表示是16進(jìn)制的數(shù) 則對(duì)應(yīng)的參數(shù)選擇如下 E 1110 即選擇7位數(shù)據(jù) 偶校驗(yàn) 2位停止9 1001 即選擇波特率為19200bpsF 1110 即選擇起始字符 結(jié)束字符 硬件1型 H W1 對(duì)接信號(hào) 單線模式控制0表示b12為0 即硬件2型 H W2 對(duì)接信號(hào)為OFF在通訊參數(shù)設(shè)定時(shí) 起始字符和結(jié)束字符可以根據(jù)用戶的需要自行設(shè)定 但必須注意的是將接受緩沖區(qū)的長(zhǎng)度與所要接受的最長(zhǎng)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度設(shè)定一致 有關(guān)使用說(shuō)明如下 2 串行通訊指令 串行通訊指令是利用RS FUN80 與PLC的通訊適配器FX 232ADP進(jìn)行通訊控制的 實(shí)現(xiàn)PLC與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送與接受 指令形式如圖所示 其中 S 和 D 的操作數(shù)為D m的操作數(shù)為K H D n的操作數(shù)為K H 使用本指令時(shí)注意 在信息接收時(shí)不能發(fā)送信息 此時(shí)如果執(zhí)行發(fā)送 發(fā)送將被推遲 M8121為ON 傳送和接受緩沖區(qū)的大小決定每傳送一次信息所允許的最大數(shù)據(jù)量 緩沖區(qū)的大小可在下列情況下修改 發(fā)送緩沖區(qū) 在發(fā)送之前 既M8122置1之前 接受緩沖區(qū) 在信息接受完之后 既M8123置復(fù)位之后 另外 RS指令中自動(dòng)定義的軟元件如下 D8120 存放通訊參數(shù) D8122 存放當(dāng)前發(fā)送信息中尚未發(fā)出的字節(jié) D8123 存放接收信息中已接受的字節(jié)數(shù) D8124 存放表示一條信息的起始字符串的ASC 碼 缺省值為 STX 02 16D8125 存放表示一條信息的結(jié)束字符串的ASC 碼 缺省值為 ETX 03 16 2 串行通訊指令 M8121 傳送延時(shí)標(biāo)志 為ON時(shí)表示傳送被延時(shí) 直到目前的數(shù)據(jù)接收操作完成 M8122 數(shù)據(jù)傳送觸發(fā)標(biāo)志 該標(biāo)志為ON時(shí)開(kāi)始傳送數(shù)據(jù) M8123 信息接收完畢標(biāo)志 該標(biāo)志為ON時(shí)表示一條信息接收完畢 M8124 載波檢測(cè)標(biāo)志 主要用于調(diào)制解調(diào)器通訊 M8161 8位操作或16位操作模式標(biāo)志 ON時(shí)8位操作 在各操作源或目標(biāo)元件中只有低8位有效 OFF是16位操作 2 串行通訊指令 假如要將數(shù)據(jù)寄存器D100 D109中的數(shù)據(jù)按16位通訊傳送出去 并將接受的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到D000 D008中 編制的梯形圖如圖所示 2 串行通訊指令 要想完全實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊 還必須在計(jì)算機(jī)中有 或者編制 相應(yīng)的支持該P(yáng)LC通訊的驅(qū)動(dòng)程序 在計(jì)算機(jī)中做好相應(yīng)的設(shè)置才行 包括 端口設(shè)置 通訊模式設(shè)置 程序傳送 數(shù)據(jù)傳送 系統(tǒng)監(jiān)控等 計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不同 設(shè)置方式也不同 只有熟悉相應(yīng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)才能做好相應(yīng)的設(shè)置 2 串行通訊指令 在較大規(guī)模的控制系統(tǒng)中 有時(shí)需要兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的PLC進(jìn)行控制 于是就需要PLC之間的相互配合 步調(diào)一致才能完成任務(wù) 如何實(shí)現(xiàn)它們的一致性工作 就需要PLC之間的通訊 在FX2N系列中 可利用光纖并行通訊適配器FX2N 40AP AW和雙絞線并行通訊適配器FX2N 40AW 可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)FX2N系列PLC間的自動(dòng)數(shù)據(jù)傳送 達(dá)到兩臺(tái)PLC并聯(lián)運(yùn)行的目的 其原理圖如圖所示 3 PLC PLC的通訊 主站與從站之間可以是100 100點(diǎn)的ON OFF的狀態(tài)信號(hào)和10字 10字的16位數(shù)據(jù)通訊 用于通訊的輔助繼電器為M800 M999 數(shù)據(jù)寄存器為D490 D509 當(dāng)主站的標(biāo)志M8070和從站的M8071都為ON時(shí)才能執(zhí)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)通訊 而且須在PLC處于STOP狀態(tài)時(shí)進(jìn)行 3 PLC PLC的通訊 數(shù)據(jù)傳送使用PRUN 并行通訊指令 可把源數(shù)據(jù)傳送到指定的位元件區(qū)域 用專用的標(biāo)志M8070和M8071來(lái)控制其傳送 例如將主站X00 X17的狀態(tài)通過(guò)M800 M817傳送到從站 從站接收到信號(hào)后 如果M800和M810同時(shí)為ON時(shí) 從站向主站發(fā)出收到信號(hào) 置M900為ON 梯形圖如圖所示 3 PLC PLC的通訊 上述數(shù)據(jù)傳送只是兩臺(tái)PLC之間的數(shù)據(jù)傳送 實(shí)際在工業(yè)控制中 對(duì)于多控制任務(wù)的復(fù)雜控制系統(tǒng) 不可能單靠PLC的輸入 輸出點(diǎn)數(shù)或改進(jìn)機(jī)型來(lái)實(shí)現(xiàn) 于是就有多臺(tái)PLC相互連接形成的網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)傳送梯形圖 要想多臺(tái)PLC能連成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作 其硬件和軟件都要符合要求 硬件上 一般要增加通訊模塊 通訊接口 終端適配器 網(wǎng)卡 集線器 調(diào)制解調(diào)器和必要的線纜等設(shè)備 軟件上要求以特定的協(xié)議 開(kāi)發(fā)出有一定功能的通訊程序和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)程序 實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中PLC的軟硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和配置 如 三菱PLC的MELSECNET MINI網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)典型的代表 它是一個(gè)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的典型集散控制系統(tǒng) 3 PLC PLC的通訊 主要特點(diǎn)如下 1 MELSECNET MINI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)允許掛接64個(gè)子站 可以控制512個(gè)遠(yuǎn)程I O點(diǎn) 同時(shí)對(duì)子站的模塊數(shù)沒(méi)有限制 2 遠(yuǎn)程I O站的輸入輸出點(diǎn)數(shù)設(shè)置范圍廣 用AOJ2時(shí) 可以8點(diǎn)輸入 8點(diǎn)輸出 也可以32點(diǎn)輸入 24點(diǎn)輸出 用A1N A2N A3N時(shí)則按需要配置I O模塊 最大傳輸速度可大1 5Mbps 3 具有豐富的通訊模塊 方便實(shí)現(xiàn)與不同系列的PLC之間的連接 3 PLC PLC的通訊 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送和接收的梯形圖形式其中 S 和 D 指定的是傳輸數(shù)據(jù)的首元件號(hào) I O首元件號(hào)由用于通訊的特殊模塊FX 24EI在PLC中的連接位置決定 在網(wǎng)絡(luò)中的PLC數(shù)據(jù)傳送和接收是利用功能指令中的MNET FUN90 指令 其形式如圖所示 3 PLC PLC的通訊