菱模拟量控制与编程.ppt

第5章 可编程控制器的模拟量控制与编程,5.1模拟量的基本概念5.2模拟量模块及其编程5.3模拟量控制的应用,5.1模拟量的基本概念,模拟量：在时间上、数值上都连续变化的物理量。1、初始性模拟量大部分是自然界中的初始变量。对非电量进行测量、处理、控制时，要把非电量转化成模拟电信号。标准的模拟电压信号：010V。标准的模拟电流信号：420mA或020mA模拟电信号的产生过程：见图5-1,5.1模拟量的基本概念,5.1模拟量的基本概念,2、连续性模拟量随时间的变化曲线是光滑而连续的，没有间断点。变化曲线见图5-23、转换性A/D转换；D/A转换。4、过程性模拟量控制系统=过程控制系统：输入信号和输出信号都是模拟量的控制系统。模拟量控制系统框图：图5-4,5.2 模拟量模块及其编程,FX2系列PLC的模拟量控制模块主要有：4路输入、2路输出模块F2-6A-E；4路输入模块FX-4AD；2路输出模块FX-2DA 等。常用的模拟量模块外形图见图5-5,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,F2-6A-E模拟量输入输出单元功能模块既可用于Fl、F2系列PLC，也适用于FX2和FX2C系列PLC。F2-6A-E是8位4通道输入、2通道输出的模拟量输人输出模块。F2-6A-E输入输出特性如表5-1所示。,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,1、输入通道4路模拟量输入通道分别记为0、1、2、3。每个通道都可以用开关设置成电压或电流输入状态。量程可设定成DC 05V、DC 010V、DC420mA、DC020mA。2、输出通道2路模拟量输出通道分别记为0、1。每个通道都可以用开关设置成电压或电流输出状态。量程可设定成DC 05V、DC 010V、DC420mA、DC020mA。,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,3、通道编号与F1、F2系列PLC配合F1、F2系列PLC中有3个扩展接口，分别编号为000、400、500。F2-6A-E直接与相应接口相连即可。电气连接时的通道编号（见图5-6）输入输出的通道号由3位数字组成。,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,与F1、F2系列PLC配合输入通道编号12种表示法CH010CH013CH410CH413CH510CH513输出通道编号6种表示法CH000CH001CH400CH401CH500CH501,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,与F1、F2系列PLC配合编写指令时的通道编号输入通道编号12种表示法K010K013K410K413K510K513输出通道编号6种表示法K000K001K400K401K500K501,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,与FX2系列PLC配合与FX2系列PLC配合时，它们之间必须加一个FX2-24EI接口单元。每个FX2系列PLC最多可接3个FX2-24EI。每个FX2-24EI可提供16个输入点，8个输出点。FX2-24EI与FX2基本单元相接时，由近到远依次编号为NO.1、NO.2、NO.3。地址用输入输出的首元件号表示。X40，Y30（实际地址X40X57，Y30Y37）；X60，Y40（实际地址X60X77，Y40Y47）；X100，Y50（实际地址X100X117，Y50Y57）。（见图5-8）,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,与FX2系列PLC配合电气连接时的通道编号（见图5-9）输入通道编号表示法X，Y010 X，Y013输出通道编号表示法X，Y000 X，Y001,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,与FX2系列PLC配合编写指令时的通道编号输入通道编号表示法X，YK010 X，YK013输出通道编号表示法X，YK000 X，YK001,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,4、数据传输F1、F2系列PLC与F2-6A-E之间进行数据传输时，是PLC的D000D777数据寄存器与F2-6A-E的锁存器之间进行。（3位BCD码）FX2系列PLC与F2-6A-E之间进行数据传输时，是PLC的D000D512、D1000D2999数据寄存器与F2-6A-E的锁存器之间进行。（4位BCD码）数据传输及处理关系见图5-10,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,5、编程方法F1、F2系列PLC：从F2-6A-E读数据用功能指令F670 K85。此时数据源为F2-6A-E的输入通道；数据目标为PLC的数据寄存器D700D777。在图5-11中，F671为设定线圈，用于指明数据来源；F672为设定线圈，用于指明数据传送目标；F670为功能线圈，K85指明模拟量读操作；程序段含义：当X400得电时，PLC将连接400扩展口的F2-6A-E的输入第2号通道中的模拟量，转换成8位二进制数后读入PLC，被处理为3位BCD码存入PLC的D730中,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,5、编程方法F1、F2系列PLC：向F2-6A-E写数据用功能指令F670 K86。此时数据源为PLC的数据寄存器D700D777；数据目标为F2-6A-E的输出通道。在图5-12中，F671为设定线圈，用于指明数据源；F672为设定线圈，用于指明数据传送目标；F670为功能线圈，K86指明模拟量写操作；程序段含义：当X400得电时，PLC将D740中的3位BCD码处理为8位二进制数后转换成模拟量写到连接000扩展口的F2-6A-E的输出第1号通道中。,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,5、编程方法FX2系列PLC：从F2-6A-E读数据用功能指令ANRD。此时数据源为F2-6A-E的输入通道；数据目标为PLC的数据寄存器D000D512、D1000D2999。在图5-13中，X40、Y30为扩展口号，K10为数据来源；D300为数据传送目标；ANRD指明模拟量读操作；程序段含义：当X0得电时，PLC将连接X40，Y30扩展口的F2-6A-E的输入第0号通道中的模拟量，转换成8位二进制数后读入PLC，被处理为4位BCD码存入PLC的D300中。,在图5-13中，X40、Y30为扩展口号，K10为数据来源；D300为数据传送目标；ANRD指明模拟量读操作；程序段含义：当X0得电时，PLC将连接X40，Y30扩展口的F2-6A-E的输入第0号通道中的模拟量，转换成8位二进制数后读入PLC，被处理为4位BCD码存入PLC的D300中。,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,5、编程方法FX2系列PLC：向F2-6A-E写数据用功能指令ANWR。此时数据源为PLC的数据寄存器D000D512、D1000 D2999；数据目标为F2-6A-E的输出通道。在图5-14中，X40、Y30为扩展口号，D310为数据源；K00为数据传送目标；ANWR指明模拟量写操作；程序段含义：当X0得电时，PLC将D310中的4位BCD码处理为8位二进制数后写到连接X40，Y30扩展口的F2-6A-E中，转换成模拟量后从输出第0号通道输出。,在图5-14中，X40、Y30为扩展口号，D310为数据源；K00为数据传送目标；ANWR指明模拟量写操作；程序段含义：当X0得电时，PLC将D310中的4位BCD码处理为8位二进制数后写到连接X40，Y30扩展口的F2-6A-E中，转换成模拟量后从输出第0号通道输出。,模拟量输入输出单元 F2-6A-E,综合编程方法（P129图5-15、图5-16）,读,读入,加,加,加,求和,求平均值F,除,平均值F输出,求平均值F,除,写,求绝对值,减,乘,K78,求绝对值,减,乘,K78,f=F1-F求压力差,压力差2f输出,压力差2f保存,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,1、FX-4AD模拟量输入模块FX-4AD为4通道12位AD转换模块，根据外部连接方法及PLC指令，可选择电压输入或电流输入，是一种具有高精确度的输入模块。通过简易的调整或根据PLC的指令可改变模拟量输入的范围。瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROMTO指令进行。FX-4AD的技术指标如表5-2所示。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,缓冲寄存器(BFM)分配：FX系列PLC基本单元与FX-4AD、FX-2DA等之间的数据通信是由FROM指令和TO指令来执行的，FROM是基本单元从FX-4AD、FX-2DA读数据的指令，TO是从基本单元将数据写到FX-4AD、FX-2DA的指令。实际上读、写操作都是对FX-4AD、FX-2DA的缓冲寄存器BFM进行的。这一缓冲寄存器区由32个l 6位的寄存器组成，编号为BFM#0#31。FX-4AD模块BFM的分配表详见表5-2。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,表中带*号的缓冲寄存器中的数据可由PLC通过TO指令改写。改写带*号的BFM的设定值即可改变FX-4AD模块的运行参数，调整其输入方式，输入增益和零点等。从指定的模拟量输入模块读人数据前应先将设定值写人，否则按缺省设定值执行。PLC用FROM指令可将不带*号的BFM内的数据读入。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,在BFM#0中写入十六进制4位数字H使各通道初始化，最低位数字控制通道1，最高位控制通道4，各位数字的意义如下：=0：设定输入范围-1OV+l0V=1：设定输入范围+4mA+20mA=2：设定输入范围-20mA+20mA=3：关闭该通道例如BFM#0H3310时，则 CH1：设定输入范围-10V+10V CH2：设定输入范围+4mA+20mA CH3、CH4：关闭该通道,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,输入的当前值送到BFM#912，输入的平均值送到BFM#58。各通道平均值取样次数分别由BFM#14来指定。取样次数范围从1-4096，若设定值超过该数值范围时，按缺省设定值8次处理。当BFM20被置1时，整个FX-4AD的设定值均恢复到缺省设定值。这是快速地擦除零点和增益的非缺省设定值的办法。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,若BFM21的b1、b0分别置为1、0，则增益和零点的设定值禁止改动。要改动零点和增益的设定值时必须令b1、b0的值分别为0、l。零点：数字量输出为0时的输入值。增益：数字输出为+l000时的输入值。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G、0(增益-零点)位的状态来指定。例如，若BFM#22的G1、01位置1，则BFM#23和24的设定值即可送入通道l的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一调整，也可独立调整。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,BFM#23和#24中设定值以mV或A为单位，但受FX-4AD的分辨力的影响，其实际响应以5mV20A为步距。BFM#30中存的是特殊功能模块的识别码。PLC可用FROM指令读入。FX-4AD的识别码为K2010。用户在程序中可以方便地利用这一识别码传送数据前先确认该特殊功能模块。BFM#29中各位的状态是FX-4AD运行正常与否的信息。例如，b2为OFF时，表示DC24V电源正常，b2为哦ON时，则电源有故障。用FROM指令将其读入，即可作相应处理。BFM#3l不能使用,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,指令格式：FROM是基本单元从FX-4AD、FX-2DA读数据的指令，TO是从基本单元将数据写到FX-4AD、FX-2DA的指令。实际上读、写操作都是对FX-4AD、FX-2DA的缓冲寄存器BFM进行的。图5-17中，程序含义为：将编号为2的特殊功能模块中缓冲存储器BFM编号从10开始的6个单元数据内容读入基本单元，并保存于D10开始的6个数据寄存器中。,m1,FROM,m2,D.,n,K 2,X4,K10,D10,K6,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,图5-18中，程序含义为：将基本单元中D20开始的1个数据寄存器的内容写入编号为2的特殊功能模块，并保存于编号从10开始的1个单元缓冲存储器BFM 中。,m1,TO,m2,S.,n,H 2,X4,K10,D20,K1,2、FX-2DA模拟量输出模块FX-2DA为2通道12位DA转换模块，每个通道可独立设置电压或电流输出。FX-2DA是一种具有高精确度的输出模块。通过简易的调整或根据PLC的指令可改变模拟量输出的范围。瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROMTO指令进行。FX-2DA的技术指标如表5-3。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,缓冲寄存器(BFM)分配：FX-2DA BFM分配如表5-3所示。在表5-3中，带*号的BFM缓冲寄存器可用TO指令将数据写入。通常在PLC由STOP转为RUN状态时将数据写入这些BFM中。当FX-2DA上电时，BFM的值被复位，恢复到其缺省设定值。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,BFM#0中的两位十六进制数是分别用来控制两通道的输出模式的，最低位控制CH1，最高位控制CH2。H00中：00时，电压输出(-10V+10V)01时，电流输出(+4mA+20mA)例如，H1O表示CH1为电压输出，CH2为电流输出。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,输出数据写在BFM#1和BFM#2 BFM#1为CH1数据(缺省值0)BFM#2为CH2数据(缺省值0)PLC由RUN转为STOP状态后，FX-2DA的输出是保持最后的输出值还是回零点，则取决于BFM#5中的十六进制数值。BFM#5中：H00：CH2保持，CH1保持 H01：CH2保持，CH1回零 H10：CH2回零，CH1保持 H11：CH2回零，CH1回零,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,当BFM拄20被置l时，整个FX-2DA的设定值均恢复到缺省设定值。这是快速地探除零点和增益的非缺省设定值的办法。若BFM#21的b1、b0置1、0，则增益和零点的调整值禁止改动。要改动零点和增益的设定值时，必须令b1、b0的值为0、1。零点：数字量输人为0时的输出值 增益：数字输入为+1000时的输出值。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存器中。需要调整的输入通道由BFM真22的G-0(增益-零点)位的状态来指定。例如，当BFM#22的G1、O1位置l，则BFM#23和BFM#24的设定值即可送人通道1的增益和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一调整也可以独立调整。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,BFM#23和#24中设定值以mV或A为单位，但受FX-2DA的分辨力的影响，其实际响应以5mV20A为步距。FX-20DA的识别码为K3010，存于BFM#30中。BFM#29中各位的状态是FX-20DA运行正常与否的信息。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,3、模块编号接在FX2基本单元右边扩展总线上的特殊功能模块(例如FX-4AD、FX-2DA、FX-2AD-PT等)，从最靠近基本单元的那一个开始顺次编为07号。如图5-19所示。,4、编程方法程序举例：例1 图5-20中，FX-4AD模拟量输入模块连在最靠近基本单元FX-64MR的地方，故特殊功能模块号为N0。仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道。计算平均值的取样次数定为4次，而PLC中的D0和D1分别接收这两个通道输入量平均值数字量，并编梯形图程序。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,例2 若FX-2DA模拟量输出模块接在2号模块位置。CH1设定为电压输出，CH2设定为电流输出。当PLC从RUN转为STOP状杰后，最后的输出值保持不变，编写梯形图程序。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,5、零点增益的调整 FX-4AD和FX-2DA的零点和增益调整方便、两种模块上均有零点、增益调整开关，利用这些开关直接调整，也可以通过TO指令改写相应BFM的值，调整零点和增益。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,1）输人类型的选择 输入类型选为(05)V、(010)V和(O20)mA时，各个通道可混合选择,若某一通道选择(420)mA，则所有的通道都需设置为(420)mA。2）输出类型设置(O5)V、(010)V、(O20)mA和(420)mA。,5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块,3）增益值调整 0250的数字量值转换成(05)V、(010)V、(020)mA和(420)mA等。当有必要将8位转换最大值时，可将数字量值调整至255满量程。4）零点调整各通道独立进行。,