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第 7 章 可编程控制器的特殊功能模块

第 7 章 可编程控制器的特殊功能模块. 7.1 模拟量输入模块及应用. 7.2 通信模块及应用. 第 7 章第 1 页. 7.1 模拟量输入模块 FX2n-4AD 的使用. 7.1.1 概述

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第 7 章 可编程控制器的特殊功能模块

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  1. 第7章 可编程控制器的特殊功能模块 7.1 模拟量输入模块及应用 7.2 通信模块及应用 第7章第1页

  2. 7.1 模拟量输入模块FX2n-4AD的使用 7.1.1 概述 FX2n-4AD是FX2n系列PLC的模拟量输入模块，有CH1~CH4四个通道，每个通道都可进行AD转换，分辩率为12位，采集信号电压为-10V~+10V，分辩率5mV。电流输入时，为4~20mA或-20~20mA，分辩率20uA。FX2n-4AD内部有32个16位的缓冲寄存器(BMF)，用于与主机交换数据。 FX2n-4AD占用FX2n扩展总线的8个点， 耗电为5V，30mA。 第7章第2页

  3. 7.1.2 FX2n-4AD的电路接线 FX2n-4AD通过扩展电缆与PLC主机相连，四个通道的外部连接则根据外部输入电压或电流量的不同而不同。 应注意以下几点： 1. 外部输入为电压量信号,则将信号的+、-极分别与模块V+和VI-相连。 2.若外部输入为电流量信号,则需要把V+和I+相连。 3.如有过多的干扰信号，应将系统机壳的FG端与FX2n-4AD的接地端相连。 第7章第3页

  4. 7.1.2 FX2n-4AD的电路接线 电压信号 电流信号 图1 FX2n-4AD与外部信号接线图 第7章第4页

  5. 电流量转换 电压量转换 7.1.3 FX2n-4AD的性能指标 1.电源 FX2n-4AD的外接电源为24V，上下波动不得超过2.4V,电流为55mA。 2.转换特性 图2 图模拟量与数字量对应曲线 第7章第5页

  6. （１）4个输入点可同时使用。 （２）输入电压为-10V~+10V,如果绝对值超过15V，则可对单元造成损坏。 （３）12位转换结果以二进制补码形式存放。最大值2047，最小值-2048。 （４）分辨率电压为1/2000，5mV，电流为1/1000，20uA。 （５）总体精度1%。 （６）转换速度6~15ms。 ３．模拟量模块的性能说明 第7章第6页

  7. ４．BFM内容含义 第7章第7页

  8. 第7章第8页

  9. 对BFM表的说明: 1、表中咖啡色的缓冲寄存器（BFM）中的数据可通过TO指令改写。其它BFM内的数据可以使用PLC的FROM指令读写。 2、在BFM#0中写入十六进制4位数字H××××进行A/D模块通道初始化，最低位数字控制CH1，最高位控制CH4。 3、× =0时设定输入范围为-10~10V，× =1时，设定输入范围为4m A~20mA,×=2时，设定输入范围为-20~20mA，× =3时关断通道。例如BFM#0=H3310则说明CH1设定输入范围为-10V~+10V，CH2设定输入范围为4~20mA，CH3、CH4两通道关闭。 第7章第9页

  10. ５、调整偏移量与增益值 ●当BFM#20被设置为1时，FX2n -4AD模块所有的设置将复位为缺省值。 ●如果BFM#21的（b1,b0）被设置为（1，0），则偏移量与增益值被保护，为了设置偏移量与增益值，（b1,b0）必须设为（1，0），缺省值为（0，1）。 ●BFM#23和BFM#24的偏移量与增益值送入指定单元，用于指定通道。输入通道的偏移量与增益值由BFM#22适当的G-O（增益-偏移）位确定。 ●BFM#23和BFM#24中的增益值和偏移量的单位是mV（或µA）。FX2n-4AD分辨率为5mV（或20µA）,为最小刻度。 第7章第10页

  11. ６、 BFM#29的状态信息设置含义 第7章第11页

  12. 数字量 负偏移 0偏移 小 数字量 正偏移 零 1000 大 模拟量 模拟量 6、BFM#30为缓冲器确认码，可用FROM指令读出特殊功能块的认别号。FX2n-4AD单元的确认码为K2010。 7、增益值与偏移量 增益与偏移是使用FX2n-4AD要设定的两个重要参数，可使用输入终端上的下压按钮开关来调整FX2n-4AD的增益与偏移，也可通过PLC的软件进行调整。 FX2n-4AD增益与偏移状态示意图 第7章第12页

  13. 7.1.4　编程及应用 第7章第13页

  14. FX2n-4AD的设置步骤 校对BFM30中的识别码 K2010 设置通道工作方式 设置平均值次数 判断转换是否出错 输出转换结果 第7章第14页

  15. 串行通信中，数据在两个站之间是双向传送的，A 站可作为发 送 端，B站作为接收端，也可以A站作为接受端，而B站作为发送 端，串行通信可根据要求分为单工(Simplex)、半双工(HalfDuplex) 和全双工(Full DupIeX)三种传送方式。 7.2 通信模块及应用 7.2.1 串行通信的数据传送方式 单工: 数据只按一个固定的方向传送。 半双工: 每次只能有一个站发送，即只能是由A发送到 B，或是由B发送到A，不能A和B同时发送。 全双工: 两个站同时都能发送。

  16. 在串行通信中经常采用非同步通信方式，即异步通信方式。所谓异步是指相邻两个字符数据之间的停顿时间是长短不一的，在异步串行通信中，收发的每一个字符数据是由四个部分按顺序组成的，如图所示。 停止位 起始位 校验位 停止位 起始位 校验位 停止位 MARK MARK 数据 数据 异步串行通信方式的信息格式 7.2.1 串行通信的数据传送方式 起始位：标志着一个新字节的开始。当发送设备要发送数据时，首先发送一个低电平信号，起始位通过通信线传向接收设备，接收设备检测到这个逻辑低电平后就开始准备接收数据位信号。

  17. 数据位：起始位之后就是5、6、7或8位数据位，IBM PC机中经常采用7位或8位数据传送。当数据位为0时，收发线为低电平，反之为高电平。 7.2.1 串行通信的数据传送方式 • 奇偶校验位:用于检查在传送过程中是否发生错误。若选择偶校验，则各位数据位加上校验位使字符数据中为“1”的位为偶数；若选择奇校验，其和将是奇数。奇偶校验位可有可无，可奇可偶。 • 停止位:停止位是低电平，表示一个字符数据传送的结束。停止位可以是一位、一位半或两位。

  18. 在异步数据传送中，CPU与外设之间必须有两项规定：字符数据格式：即前述的字符信息编码形式。在异步数据传送中，CPU与外设之间必须有两项规定：字符数据格式：即前述的字符信息编码形式。 例如起始位占用一位，数据位为7位，一个奇偶校验位，加 上停止位，于是一个字符数据就由10个位构成；也可以采用数 据位为8位，无奇偶校验位等格式。 波特率：即在异步数据传送中单位时间内传送二进制数的位 数。假如数据传送的格式是7位字符，加上奇校验位、一个起始位以 及一个停止位，共10个数据位， 而数据传送的速率是 960字符／s，则传送的波特率为： l0×960=9600位/s=9600bps 每一位的传送时间即为波特率的倒数： Td=l/9600bps≈O.104ms 要想通信双方能够正常收发数据，则必须有一致的数据收发规定。 7.2.1 串行通信的数据传送方式

  19. RS232C是电子工业协会EIA(Electronics Industries Association)l962年公布的一种标准化接口。 它采用按位串行的方式，传递的波特率规定为19200、9600、4800、2400、1200、 600、300等。 在通信距离较近，波特率要求不高的场合可以直接采用，既简单又方便。但是，由于RS232C接口采用单端发送、单端接收，所以，在使用中有数据通信速率低、通信距离近(15m)、抗共模干扰能力差等缺点。 7.2.2异步串行通信接口

  20. RS422接口采用差动发送、差动接收的工作方式，发送器、接收器仅使用＋5V电源，因此，在通信速率、通信距离、抗共模干扰能力等方面，较RS232C接口都有了很大提高。RS422接口采用差动发送、差动接收的工作方式，发送器、接收器仅使用＋5V电源，因此，在通信速率、通信距离、抗共模干扰能力等方面，较RS232C接口都有了很大提高。 使用 RS422接口，最大数据通信速率可达l0Mbps(对应通信距离 为12m)，最大通信距离1200m (对应通信速率为l0Kbps)。 RS485通信接口的信号传送是用两根导线之间的电位差来表示逻辑1和逻辑0的，这样， RS485接口仅需两根传输线就可完成信号的接收和发送任务。 传输线也采用差动接收、差动发送的工作方式，而且输出阻抗 低、无接地回路问题，所以它的干扰抑制性很好，传输距离可达 1200m，传输速率达l0Mbps。 7.2.2异步串行通信接口

  21. PLC与计算机联接,构成PLC和计算机的综合系统，可使PLC与计算机互补功能上的不足。PLC与计算机联接,构成PLC和计算机的综合系统，可使PLC与计算机互补功能上的不足。 许多小型PLC都设有通讯模块用于与其它PLC或计算机的通讯。如FX系列中有FX－232ADP、FX－232AW，A系列中有AJ71C24、 AD51E、AOJ2－C214可用于此种通讯功能。 FX2系列PLC与通讯设备间的数据交换，由特殊寄存器D8120的内容指定，交换数据的点数、地址用RS指令设置，并通过PLC的数据寄存器和文件寄存器实现数据交换。 7.2.3 FX2N与其他设备的通讯

  22. 在两个串行通讯设备进行任意通讯前，必须设置相互可以辨认的参数，这些参数是指如前所述的传送数据的信息格式，包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位和波特率等。只有通讯双方设置一致，才可进行可靠通讯。在FX2N系列PLC中通过D8120的位组合方式选择，其具体规定如表所示。 1、通讯参数的设置

  23. 位 状 态 D8102 的位 含 义 0 （ OFF ） 1 （ ON ） b0 数据长度 7 位 8 位 (00) ： 无校验 b1 校验位 (01) ： 奇校验 b2 （ b2 b1 ） (11) ： 偶校验 b3 停止位 1 位 2 位 (0011): 300bps (0100): 600bps b4 (0101): 1200bps b5 波特率（ b7 b6 b5 b 4 ） (0110): 2400bps b6 (0111): 4800bps b7 (1000): 9600bps (1001): 19200bps b8 起始字符 无 D8124 b9 结束字符 无 D8125 b10 对接信号类型 1 无 H/W1 通讯模式设置 b11 模式（控制线） 常规 单控 b12 对接信号类型 2 无 H/W2 b13 ～ b15 可取代 b8 ～ b12 用于 FX — 458 网络

  24. 例如： D8120=0F9E H，其中0F9E是数据，H表示是16进制的数。则对应的参数选择如下。 E=1110，即选择7位数据、偶校验、2位停止 9=1001，即选择波特率为19200bps F=1110, 即选择起始字符、结束字符、硬件1型（H/W1）对接信号、单线模式控制 0表示b12为0， 即硬件2型（H/W2）对接信号为OFF 在通讯参数设定时，起始字符和结束字符可以根据用户的需要自行设定，但必须注意的是将接受缓冲区的长度与所要接受的最长数据的长度设定一致。 有关使用说明如下：

  25. 串行通讯指令是利用RS (FUN80)与PLC的通讯适配器FX-232ADP进行通讯控制的，实现PLC与外围设备的数据传送与接受。指令形式如图所示。其中[S]和[D]的操作数为D，m的操作数为K、H、D, n的操作数为K、H。 2、 串行通讯指令 使用本指令时注意：在信息接收时不能发送信息，此时如果执行发送，发送将被推迟（M8121为ON）。传送和接受缓冲区的大小决定每传送一次信息所允许的最大数据量，缓冲区的大小可在下列情况下修改。

  26. 发送缓冲区­­­——在发送之前，既M8122置1之前。发送缓冲区­­­——在发送之前，既M8122置1之前。 接受缓冲区---------在信息接受完之后，既M8123置复位之后。 另外，RS指令中自动定义的软元件如下： D8120——存放通讯参数。 D8122——存放当前发送信息中尚未发出的字节。 D8123——存放接收信息中已接受的字节数。 D8124——存放表示一条信息的起始字符串的ASCⅡ码，缺省值为“STX”，（02）16 D8125——存放表示一条信息的结束字符串的ASCⅡ码，缺省值为“ETX”，（03）16 2、 串行通讯指令

  27. M8121——传送延时标志。为ON时表示传送被延时，直到目前的数据接收操作完成。M8121——传送延时标志。为ON时表示传送被延时，直到目前的数据接收操作完成。 M8122——数据传送触发标志。该标志为ON时开始传送数据。 M8123——信息接收完毕标志。该标志为ON时表示一条信息接收完毕。 M8124——载波检测标志。主要用于调制解调器通讯。 M8161——8位操作或16位操作模式标志。ON时8位操作，在各操作源或目标元件中只有低8位有效，OFF是16位操作。 2、 串行通讯指令

  28. 假如要将数据寄存器D100～D109中的数据按16位通讯传送出去；并将接受的数据转存到D000～D008中。编制的梯形图如图所示。假如要将数据寄存器D100～D109中的数据按16位通讯传送出去；并将接受的数据转存到D000～D008中。编制的梯形图如图所示。 2、 串行通讯指令

  29. 要想完全实现PLC与计算机之间的通讯，还必须在计算机中有（或者编制）相应的支持该PLC通讯的驱动程序，在计算机中做好相应的设置才行。包括，端口设置、通讯模式设置、程序传送、数据传送、系统监控等。计算机应用系统不同，设置方式也不同。只有熟悉相应的计算机应用系统才能做好相应的设置。 2、 串行通讯指令

  30. 在较大规模的控制系统中，有时需要两台或两台以上的PLC进行控制。于是就需要PLC之间的相互配合，步调一致才能完成任务。如何实现它们的一致性工作，就需要PLC之间的通讯。在较大规模的控制系统中，有时需要两台或两台以上的PLC进行控制。于是就需要PLC之间的相互配合，步调一致才能完成任务。如何实现它们的一致性工作，就需要PLC之间的通讯。 在FX2N系列中，可利用光纤并行通讯适配器FX2N—40AP／AW和双绞线并行通讯适配器FX2N—40AW，可实现两台FX2N系列PLC间的自动数据传送，达到两台PLC并联运行的目的。其原理图如图所示。 3、 PLC-PLC的通讯

  31. X X 自动通讯 M800~M899 M800~M899 M900~M999 M900~M999 指令 PRUN PRUN 指令 M8000 M8000 D490~D499 D490~D499 M8070 M8071 D500~D509 D500~D509 从站 主站 自动通讯 并行数据通讯 3、 PLC-PLC的通讯 主站与从站之间可以是100／100点的ON/OFF的状态信号和10字／10字的16位数据通讯。用于通讯的辅助继电器为M800～M999，数据寄存器为D490～D509。当主站的标志M8070和从站的M8071都为ON时才能执行数据的自动通讯，而且须在PLC处于STOP状态时进行。

  32. 数据传送使用PRUN（并行通讯指令），可把源数据传送到指定的位元件区域，用专用的标志M8070和M8071来控制其传送。数据传送使用PRUN（并行通讯指令），可把源数据传送到指定的位元件区域，用专用的标志M8070和M8071来控制其传送。 例如将主站X00～X17的状态通过M800～M817传送到从站。从站接收到信号后，如果M800和M810同时为ON时，从站向主站发出收到信号，置M900为ON。梯形图如图所示。 3、 PLC-PLC的通讯

  33. 数据传送梯形图 上述数据传送只是两台PLC之间的数据传送。实际在工业控制中，对于多控制任务的复杂控制系统，不可能单靠PLC的输入、输出点数或改进机型来实现，于是就有多台PLC相互连接形成的网络。

  34. 要想多台PLC能连成网络进行工作，其硬件和软件都要符合要求。要想多台PLC能连成网络进行工作，其硬件和软件都要符合要求。 硬件上，一般要增加通讯模块、通讯接口、终端适配器、网卡、集线器、调制解调器和必要的线缆等设备。 软件上要求以特定的协议，开发出有一定功能的通讯程序和网 络系统程序，实现对网络中PLC的软硬件资源进行统一调度和配置。 如：三菱PLC的MELSEC NET/MINI网络就是一个典型的代表。 它是一个用于工业控制系统中的典型集散控制系统。 3、 PLC-PLC的通讯

  35. 主要特点如下 ： 1. MELSEC NET/MINI网络系统允许挂接64个子站，可以控制512个远程I／O点，同时对子站的模块数没有限制。 2. 远程I／O站的输入输出点数设置范围广。用AOJ2时，可以8点输入、8点输出，也可以32点输入、24点输出；用A1N、A2N、A3N时则按需要配置I/O模块。最大传输速度可大1.5Mbps。 3. 具有丰富的通讯模块，方便实现与不同系列的PLC之间的连接。 3、 PLC-PLC的通讯

  36. 网络数据传送和接收的梯形图形式 其中［S］和［D］指定的是传输数据的首元件号。I/O首元件号由用于通讯的特殊模块FX-24EI在PLC中的连接位置决定。 3、 PLC-PLC的通讯 在网络中的PLC数据传送和接收是利用功能指令中的MNET（FUN90）指令。其形式如图所示。

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