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用,7.2通信模塊及應用,第7章第1頁,1,7.1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CH1CH4四個通道，每個通道都可進行AD轉換，分辯率為12位，采集信號電壓為-10V+10V，分辯率5mV。電流輸入時，為420mA或-2020mA，分辯率20uA。FX2n-4AD內部有32個16位的緩沖寄存器(BMF)，用于與主機交換數據。FX2n-4AD占用FX2n擴展總線的8個點，耗電為5V，30mA。,第7章第2頁,2,7.1.2FX2n-4AD的電路接線,FX2n-4AD通過擴展電纜與PLC主機相連，四個通道的外部連接則根據外部輸入電壓或電流量的不同而不同。應注意以下幾點：,1.外部輸入為電壓量信號,則將信號的+、-極分別與模塊V+和VI-相連。,2.若外部輸入為電流量信號,則需要把V+和I+相連。,3.如有過多的干擾信號，應將系統機殼的FG端與FX2n-4AD的接地端相連。,第7章第3頁,3,圖1FX2n-4AD與外部信號接線圖,第7章第4頁,7.1.2FX2n-4AD的電路接線,4,7.1.3FX2n-4AD的性能指標,2.轉換特性,電壓量轉換,電流量轉換,1.電源FX2n-4AD的外接電源為24V，上下波動不得超過2.4V,電流為55mA。,圖2圖模擬量與數字量對應曲線,第7章第5頁,5,（）4個輸入點可同時使用。（）輸入電壓為-10V+10V,如果絕對值超過15V，則可對單元造成損壞。（）12位轉換結果以二進制補碼形式存放。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%。（）轉換速度615ms。,模擬量模塊的性能說明:,第7章第6頁,6,BFM內容含義,第7章第7頁,7,第7章第8頁,8,1、表中咖啡色的緩沖寄存器（BFM）中的數據可通過TO指令改寫。其它BFM內的數據可以使用PLC的FROM指令讀寫。,對BFM表的說明,2、在BFM#0中寫入十六進制4位數字H進行A/D模塊通道初始化，最低位數字控制CH1，最高位控制CH4。,3、=0時設定輸入范圍為-1010V，=1時，設定輸入范圍為4mA20mA,=2時，設定輸入范圍為-2020mA，=3時關斷通道。例如BFM#0=H3310則說明CH1設定輸入范圍為-10V+10V，CH2設定輸入范圍為420mA，CH3、CH4兩通道關閉。,第7章第9頁,9,當BFM#20被設置為1時，FX2n-4AD模塊所有的設置將復位為缺省值。,如果BFM#21的（b1,b0）被設置為（1，0），則偏移量與增益值被保護，為了設置偏移量與增益值，（b1,b0）必須設為（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適當的G-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20A）,為最小刻度。,、調整偏移量與增益值,第7章第10頁,10,、BFM#29的狀態信息設置含義,第7章第11頁,11,6、BFM#30為緩沖器確認碼，可用FROM指令讀出特殊功能塊的認別號。FX2n-4AD單元的確認碼為K2010。,7、增益值與偏移量增益與偏移是使用FX2n-4AD要設定的兩個重要參數，可使用輸入終端上的下壓按鈕開關來調整FX2n-4AD的增益與偏移，也可通過PLC的軟件進行調整。,FX2n-4AD增益與偏移狀態示意圖,第7章第12頁,12,7.14編程及應用,第7章第13頁,13,FX2n-4AD的設置步驟,校對BFM30中的識別碼K2010,設置通道工作方式,設置平均值次數,判斷轉換是否出錯,輸出轉換結果,第7章第14頁,14,串行通信中，數據在兩個站之間是雙向傳送的，A站可作為發送端，B站作為接收端，也可以A站作為接受端，而B站作為發送端，串行通信可根據要求分為單工(Simplex)、半雙工(HalfDuplex)和全雙工(FullDupIeX)三種傳送方式。,7.2.1串行通信的數據傳送方式,7.2通信模塊及應用,單工:數據只按一個固定的方向傳送。半雙工:每次只能有一個站發送，即只能是由A發送到B，或是由B發送到A，不能A和B同時發送。全雙工:兩個站同時都能發送。,15,在串行通信中經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字符數據之間的停頓時間是長短不一的，在異步串行通信中，收發的每一個字符數據是由四個部分按順序組成的，如圖所示。,7.2.1串行通信的數據傳送方式,起始位：標志著一個新字節的開始。當發送設備要發送數據時，首先發送一個低電平信號，起始位通過通信線傳向接收設備，接收設備檢測到這個邏輯低電平后就開始準備接收數據位信號。,16,數據位：起始位之后就是5、6、7或8位數據位，IBMPC機中經常采用7位或8位數據傳送。當數據位為0時，收發線為低電平，反之為高電平。,7.2.1串行通信的數據傳送方式,奇偶校驗位:用于檢查在傳送過程中是否發生錯誤。若選擇偶校驗，則各位數據位加上校驗位使字符數據中為“1”的位為偶數；若選擇奇校驗，其和將是奇數。奇偶校驗位可有可無，可奇可偶。,停止位:停止位是低電平，表示一個字符數據傳送的結束。停止位可以是一位、一位半或兩位。,17,在異步數據傳送中，CPU與外設之間必須有兩項規定：字符數據格式：即前述的字符信息編碼形式。例如起始位占用一位，數據位為7位，一個奇偶校驗位，加上停止位，于是一個字符數據就由10個位構成；也可以采用數據位為8位，無奇偶校驗位等格式。波特率：即在異步數據傳送中單位時間內傳送二進制數的位數。假如數據傳送的格式是7位字符，加上奇校驗位、一個起始位以及一個停止位，共10個數據位，而數據傳送的速率是960字符s，則傳送的波特率為：l0960=9600位/s=9600bps每一位的傳送時間即為波特率的倒數：Td=l/9600bpsO.104ms要想通信雙方能夠正常收發數據，則必須有一致的數據收發規定。,7.2.1串行通信的數據傳送方式,18,7.2.2異步串行通信接口,RS232C是電子工業協會EIA(ElectronicsIndustriesAssociation)l962年公布的一種標準化接口。它采用按位串行的方式，傳遞的波特率規定為19200、9600、4800、2400、1200、600、300等。在通信距離較近，波特率要求不高的場合可以直接采用，既簡單又方便。但是，由于RS232C接口采用單端發送、單端接收，所以，在使用中有數據通信速率低、通信距離近(15m)、抗共模干擾能力差等缺點。,19,RS422接口采用差動發送、差動接收的工作方式，發送器、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，最大數據通信速率可達l0Mbps(對應通信距離為12m)，最大通信距離1200m(對應通信速率為l0Kbps)。RS485通信接口的信號傳送是用兩根導線之間的電位差來表示邏輯1和邏輯0的，這樣，RS485接口僅需兩根傳輸線就可完成信號的接收和發送任務。傳輸線也采用差動接收、差動發送的工作方式，而且輸出阻抗低、無接地回路問題，所以它的干擾抑制性很好，傳輸距離可達1200m，傳輸速率達l0Mbps。,7.2.2異步串行通信接口,20,7.2.3FX2N與其他設備的通訊,PLC與計算機聯接,構成PLC和計算機的綜合系統，可使PLC與計算機互補功能上的不足。許多小型PLC都設有通訊模塊用于與其它PLC或計算機的通訊。如FX系列中有FX232ADP、FX232AW，A系列中有AJ71C24、AD51E、AOJ2C214可用于此種通訊功能。FX2系列PLC與通訊設備間的數據交換，由特殊寄存器D8120的內容指定，交換數據的點數、地址用RS指令設置，并通過PLC的數據寄存器和文件寄存器實現數據交換。,21,1、通訊參數的設置,在兩個串行通訊設備進行任意通訊前，必須設置相互可以辨認的參數，這些參數是指如前所述的傳送數據的信息格式，包括起始位、數據位、奇偶校驗位、停止位和波特率等。只有通訊雙方設置一致，才可進行可靠通訊。在FX2N系列PLC中通過D8120的位組合方式選擇，其具體規定如表所示。,22,通訊模式設置,b11,模式（控制線）,常規,單控,b12,對接信號類型,2,無,H/W2,b13,b15,可取代,b8,b12,用于,FX,458,網絡,23,例如：D8120=0F9EH，其中0F9E是數據，H表示是16進制的數。則對應的參數選擇如下。E=1110，即選擇7位數據、偶校驗、2位停止9=1001，即選擇波特率為19200bpsF=1110,即選擇起始字符、結束字符、硬件1型（H/W1）對接信號、單線模式控制0表示b12為0，即硬件2型（H/W2）對接信號為OFF在通訊參數設定時，起始字符和結束字符可以根據用戶的需要自行設定，但必須注意的是將接受緩沖區的長度與所要接受的最長數據的長度設定一致。,有關使用說明如下：,24,2、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進行通訊控制的，實現PLC與外圍設備的數據傳送與接受。指令形式如圖所示。其中S和D的操作數為D，m的操作數為K、H、D,n的操作數為K、H。,使用本指令時注意：在信息接收時不能發送信息，此時如果執行發送，發送將被推遲（M8121為ON）。傳送和接受緩沖區的大小決定每傳送一次信息所允許的最大數據量，緩沖區的大小可在下列情況下修改。,25,發送緩沖區在發送之前，既M8122置1之前。接受緩沖區-在信息接受完之后，既M8123置復位之后。另外，RS指令中自動定義的軟元件如下：D8120存放通訊參數。D8122存放當前發送信息中尚未發出的字節。D8123存放接收信息中已接受的字節數。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束字符串的ASC碼，缺省值為“ETX”，（03）16,2、串行通訊指令,26,M8121傳送延時標志。為ON時表示傳送被延時，直到目前的數據接收操作完成。M8122數據傳送觸發標志。該標志為ON時開始傳送數據。M8123信息接收完畢標志。該標志為ON時表示一條信息接收完畢。M8124載波檢測標志。主要用于調制解調器通訊。M81618位操作或16位操作模式標志。ON時8位操作，在各操作源或目標元件中只有低8位有效，OFF是16位操作。,2、串行通訊指令,27,假如要將數據寄存器D100D109中的數據按16位通訊傳送出去；并將接受的數據轉存到D000D008中。編制的梯形圖如圖所示。,2、串行通訊指令,28,要想完全實現PLC與計算機之間的通訊，還必須在計算機中有（或者編制）相應的支持該PLC通訊的驅動程序，在計算機中做好相應的設置才行。包括，端口設置、通訊模式設置、程序傳送、數據傳送、系統監控等。計算機應用系統不同，設置方式也不同。只有熟悉相應的計算機應用系統才能做好相應的設置。,2、串行通訊指令,29,在較大規模的控制系統中，有時需要兩臺或兩臺以上的PLC進行控制。于是就需要PLC之間的相互配合，步調一致才能完成任務。如何實現它們的一致性工作，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FX2N40APAW和雙絞線并行通訊適配器FX2N40AW，可實現兩臺FX2N系列PLC間的自動數據傳送，達到兩臺PLC并聯運行的目的。其原理圖如圖所示。,3、PLC-PLC的通訊,30,主站與從站之間可以是100100點的ON/OFF的狀態信號和10字10字的16位數據通訊。用于通訊的輔助繼電器為M800M999，數據寄存器為D490D509。當主站的標志M8070和從站的M8071都為ON時才能執行數據的自動通訊，而且須在PLC處于STOP狀態時進行。,3、PLC-PLC的通訊,31,數據傳送使用PRUN（并行通訊指令），可把源數據傳送到指定的位元件區域，用專用的標志M8070和M8071來控制其傳送。例如將主站X00X17的狀態通過M800M817傳送到從站。從站接收到信號后，如果M800和M810同時為ON時，從站向主站發出收到信號，置M900為ON。梯形圖如圖所示。,3、PLC-PLC的通訊,32,上述數據傳送只是兩臺PLC之間的數據傳送。實際在工業控制中，對于多控制任務的復雜控制系統，不可能單靠PLC的輸入、輸出點數或改進機型來實現，于是就有多臺PLC相互連接形成的網絡。,數據傳送梯形圖,33,要想多臺PLC能連成網絡進行工作，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、網卡、集線器、調制解調器和必要的線纜等設備。軟件上要求以特定的協議，開發出有一定功能的通訊程序和網絡系統程序，實現對網絡中PLC的軟硬件資源進行統一調度和配置。如：三菱PLC的MELSECNET/MINI網絡就是一個典型的代表。它是一個用于工業控制系統中的典型集散控制系統。,3、PLC-PLC的通訊,34,主要特點如下：1.MELSECNET/MINI網絡系統允許掛接64個子站，可以控制512個遠程IO點