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

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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 。

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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。

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图 1 FX2n-4AD 与外部信号接线图

电流信号

电压信号

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7.1.2 FX2n-4AD 的电路接线

7.1.3 FX2n-4AD 的性能指标

2. 转换特性

电压量转换电流量转换

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 。

图 2 图模拟量与数字量对应曲线第 7章第 5页

（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 ， 20

uA 。（５）总体精度 1% 。（６）转换速度 6~15ms 。

３．模拟量模块的性能说明

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４． BFM 内容含义0# 通道初始化，缺省值为 H0000#1~#4 存放通道 #1~#4 的采样值，用于求平均值#5~#8 存放四个通道的平均输入采样值#9~#12 每个输入通道当前值存放#13~#14 保留#15 用于选择 AD 转换速度： 0 为正常速度，

15ms ；如为 1 ，则选择高速， 6ms 。

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#16~#19 保留#20 复位到缺省值预设，缺省值为 0 。#21 禁止调整偏移量、增益值，缺省值为 0 。#22 偏移、增益调整： G4O4G3O3G2O2G1

O1#23 偏移值，缺省值为 0 。#24 增益值，缺省值为 5000 。#25~#28 保留#29 错误状态#30 识别码： K2010#31 不能使用

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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。

对 BFM 表的说明 :

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。

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● 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。

５、调整偏移量与增益值

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６、 BFM#29 的状态信息设置含义 #29 缓冲器位 ON OFFb0 ：错误当 b1~ b4 为 ON 时， b0=ON ，如果 b2~ b4 任意一位为 ON ，通道停止

无错误

b1 ：偏移量与增益值错误偏移量与增益值修正错误偏移量与增益值正常 b2 ：电源不正常 24VDC 错误电源正常 b3 ：硬件错误 A/D 或其它硬件错误硬件正常 b10 ：数字范围错误数字输出值小于 -2048或大于 +2047 数字输出正常 b11 ：平均值错误数字平均采样值大于 4096或小于 0 平均值正常b12 ：偏移量与增益修正禁止 #21 缓冲器的禁止位（ b1 ， b0 ）设置为（ 1 ， 0 ） #21 的（ b1,b0 ）（ 0 ， 1 ）

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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。

小大

零1000

模拟量

数字量正偏移负偏移 0 偏移

模拟量

数字量

FX2n-4AD 增益与偏移状态示意图第 7章第 12页

7.1.4 　编程及应用

第 7章第 13页

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

EXIT

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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。

7.2.1 串行通信的数据传送方式7.2 通信模块及应用

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。

EXIT

第 7章第 16页

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。

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。

MARK MARK 数据

停止位停止位起始位校验位停止位校验位起始位

数据

异步串行通信方式的信息格式

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第 7章第 17页

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。


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。

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第 7章第 18页

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。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。


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7.2.2异步串行通信接口 RS232C 是电子工业协会 EIA(Electronics Industries Association)l9

62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。

EXIT

第 7章第 20页

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

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第 7章第 21页

7.2.3 FX2N 与其他设备的通讯 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 AJ71

C24 、 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。

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第 7章第 22页

1 、通讯参数的设置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。

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第 7章第 23页

通讯模式设置位状态 D8102 的位含义 0 （OFF） 1 （ON）

b0 数据长度 7 位 8 位 b1 b2

校验位（b2 b1）

(00)：无校验 (01)：奇校验 (11)：偶校验

b3 停止位 1 位 2 位

b4 b5 b6 b7

波特率（b7 b6 b5 b4）

(0011): 300bps (0100): 600bps (0101): 1200bps (0110): 2400bps (0111): 4800bps (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 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

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第 7章第 24页

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：

EXIT

第 7章第 25页

2 、串行通讯指令串行通讯指令是利用 RS (FUN80) 与 PLC 的通讯适配器 FX-2

32ADP 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 。

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。

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第 7章第 26页

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 ） 16D8125—— 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

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第 7章第 27页

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。


EXIT

第 7章第 28页

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。


EXIT

第 7章第 29页

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。


EXIT

第 7章第 30页

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

EXIT

第 7章第 31页

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。


并行数据通讯

X

M800~M899 M900~M999

M8070

M800~M899 M900~M999

D500~D509 D490~D499 D490~D499

D500~D509

X

M8000

PRUN指令

M8071

M8000

PRUN指令

主站

从站自动通讯

自动通讯

EXIT

第 7章第 32页

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。


EXIT

第 7章第 33页

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。

数据传送梯形图

EXIT

第 7章第 34页

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。


EXIT

第 7章第 35页

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。


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第 7章第 36页

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。

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。


第 7 章 可编程控制器的特殊功能模块

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