任务7-PLC模拟量控制变频器运行训练

任务7PLC模拟量控制变频器运行训练任务目标（1）熟知模拟量和数字量，掌握A/D和D/A转换（3）了解缓冲存储器功能及分配，掌握常用BFM的设定（2）掌握模拟量模块的I/O特性、标定和标定转换（4）了解三菱模拟器模块，掌握FX2N—5A模块的应用（5）熟悉PLC模拟量控制器运行的方法技能目标（1）会编制通道字、采样字，能对数据缓冲存储器进行读取（3）会编写PLC控制程序，能完成模拟量控制系统的安装和调试（2）会写入零点值和增益值，能完成标定变换操作1.模拟量控制基础知识•模拟量：随时间而连续变化的，例如控制速度、温度、压力、流量等。•数字量：又称开关量，只有0和1两种状态，其参数值不随时间作连续变化。开开开关关关1.模拟量控制基础知识•1）A/D转换•A/D转换就是将输入来的模拟量信号进行量化处理，转换为相应的数字量信号。•2）D/A转换•D/A转换就是将输入来的数字量信号进行模拟化处理，转换为相应的模拟量信号。2.三菱模拟量模块的简介•模拟量模块的连接•模拟量模块必须安装在PLC的右侧，且通过模块自带的扁平电缆连接到PLC的扩展接口上。2.三菱模拟量模块的简介•模拟量模块的编号•编号原则——由近到远•从最靠近PLC基本单元的模块算起。•将0号到7号依次分配给各个模块。2.三菱模拟量模块的简介•A/D转换模块•三菱FX2N系列A/D转换模块主要有FX2N-2AD和FX2N-4AD两种型号。以FX2N-2AD为例，其性能规格如下：项目电压输入电流输入模拟量输入范围DC-10~+10V或0~5V绝对最大输入为-0.5V，+15VDC4~20mA绝对最大输入为-2mA，+60mA有效数字量输出12位二进制数分辨率2.5mV4μA（（4~20）mA×1/4000）综合精度±1%（10V满量程）±1%（20mA满量程）转换速度2.5ms/一个通道隔离方式输入和PLC的电源间采用光耦及DC/DC转换器进行隔离电源DC5V20mA（PLC内部供电），DC24V50mA（PLC外部供电）占用PLC点数8点适用PLCFX1N、FX2N、FX3U、FX2NC、FX3UC2.三菱模拟量模块的简介•D/A转换模块•三菱FX2N系列D/A转换模块主要有FX2N-2DA和FX2N-4DA两种型号。以FX2N-2DA为例，其性能规格如下：项目电压输入电流输入模拟量输出范围DC0~10V或0~5VDC4~20mA有效数字量输入12位二进制数分辨率2.5mV4μA综合精度±1%±1%转换速度4ms/1个通道隔离方式输入和PLC的电源间采用光耦及DC/DC转换器进行隔离电源DC5V20mA（PLC内部供电），DC24V50mA（PLC外部供电）占用PLC点数8点适用PLCFX1N、FX2N、FX3U、FX2NC、FX3UC2.三菱模拟量模块的简介•混合模块——FX2N-5A，其性能规格如下：A/D转换电压输入电流输入模拟量输入范围DC-10~+10V或DC-100~+100mVDC4~20mA输入特性可以对各通道设定电压输入和电流输入有效数字量输出15位二进制数+1位符号位14位二进制数+1位符号位分辨率50μV（±100mV）312.5μV（±10V）1.25μA10μA转换速度1ms×使用的通道数D/A转换电压输入电流输入模拟量输出范围DC-10~+10VDC0~20mA或DC4~20mA有效数字量输入15位二进制数+1位符号位10位二进制数分辨率5mV20μA转换速度1ms通用部分电压输入/输出电流输入/输出隔离方式输入和PLC的电源间采用光耦及DC/DC转换器进行隔离电源DC5V20mA（PLC内部供电），DC24V50mA（PLC外部供电）占用PLC点数8点适用PLCFX1N、FX2N、FX3U、FX2NC、FX3UC3.FX2N-5A模块的应用•FX2N-5A——混合型模块•具有4个模拟量输入（A/D）通道和1个模拟量输出（D/A）通道。•输入通道用于接收模拟量信号并将其转换成相应的数字值。•输出通道用于获取一个数字值并且输出一个相应的模拟量信号。3.FX2N-5A模块的应用•外部结构及接线（c）铭牌（b）端子结构（a）整体结构3.FX2N-5A模块的应用•FX2N-5A模块端子排列分配图3.FX2N-5A模块的应用•FX2N-5A模块输入端接线3.FX2N-5A模块的应用•FX2N-5A模块输出端接线3.FX2N-5A模块的应用•（3）标定•1）A/D转换标定3.FX2N-5A模块的应用•（3）标定•2）D/A转换标定3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•缓冲存储器（BFM）由1个字，即16个位组成。•在FX2N-5A模块中有250个BFM，编号从BFM#0~BFM#249，除了保留和禁止使用的BFM以外，每个BFM都有特定的功能或含义。•在变频器的模拟量控制中，PLC就是通过对BFM的读/写操作，从而实现变频器输出的频率调整和实时控制。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•1）模块初始化缓冲存储器•①BFM#0——模拟量输入通道组态选择单元•BFM#0又称输入通道字。•BFM#0：CH1到CH4的输入方式进行指定，出厂值为H000。•BFM#0由一组4位的十六进制代码组成。BFM#0HXXXX输入通道CH4CH3CH2CH1注意：每位代码分别分配给4个输入通道，最高位对应输入通道4，最低位对应输入通道1。实操经验•当X的取值在0~3时，对应的标定形式可在表中查找。•当X=F时，对应通道关闭。标定形式输入形式量程输入（模拟量）输出（数字量）0模拟量电压信号-10~+10V-32000~+320001模拟量电流信号4~20mA0~+320002模拟量电流信号-20~+20mA-32000~+320003模拟量电压信号-100~+100mV-32000~+32000实操经验•如果不关闭，受到干扰时，模块就会认为有电压输入而进行转换。同时也增加了模块转换时间，影响了转换速度。闲置不用的通道一定要关闭。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•1）模块初始化缓冲存储器•②BFM#1——模拟量输出通道组态选择单元•BFM#1又称输出通道字。•BFM#1：对CH1的输出方式进行指定，出厂值为H000。•由一个4位数的十六进制代码组成。BFM#1HXXXX输出通道无效无效无效CH1实操经验•当X=0~7时，对应的标定形式可在表中查找。•当X=F时，通道关闭。BFM#1HXXXX输出通道无效无效无效CH1标定形式输出形式量程输入（数字量）输出（模拟量）0模拟量电压信号-32000~+32000-10~+10V1模拟量电压信号-2000~+2000-10~+10V2模拟量电流信号0~+320004~20mA3模拟量电流信号0~+10004~20mA3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•1）模块初始化缓冲存储器•③BFM#20——初始化功能选择单元•BFM#20：是否对缓冲存储器执行初始化操作，出厂值为K0。•当（BFM#20）=K0时，不执行初始化操作；•当（BFM#20）=K1时，执行初始化操作。注意：当BFM#20被写入（程序执行）以后，BFM#20的值会自动恢复为K0。BFM#20仅允许读，不允许写。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•2）数据读取缓冲存储器•①BFM#6~BFM#9——采样数据（平均值）存放单元•输入通道的A/D转换数据（数字量）以平均值的方式存放在BFM#6~BFM#9。•BFM#6~BFM#9分别对应通道CH1~CH4，具有只读性。BFM#6对应通道CH1；BFM#7对应通道CH2；BFM#8对应通道CH3；BFM#9对应通道CH4。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•2）数据读取缓冲存储器•②BFM#10~BFM#13——采样数据（当前值）存放单元•输入通道的A/D转换数据（数字量）以当前值的方式存放在BFM#10~BFM#13。•BFM#10~BFM#13分别对应通道CH1~CH4，具有只读性。BFM#10对应通道CH1；BFM#11对应通道CH2；BFM#12对应通道CH3；BFM#13对应通道CH4。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•2）数据读取缓冲存储器•③BFM#14——模拟量输出值存放单元•BFM#14接收用于D/A转换的模拟量输出数据。•变频器的给定频率存放在BFM#14。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•3）标定变换缓冲存储器•标定变换其实就是对零点和增益点的值进行重新调整，标定的变换过程。允许模块调整（BFM#19）=K1增益调整(BFM51~55)允许通道调整（BFM#21）零点调整(BFM41~45)禁止调整（BFM#19）=K2步骤一步骤二步骤三步骤四步骤五3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•3）标定变换缓冲存储器•①BFM#19——允许模块调整选择单元•BFM#19又称模块调整字。•BFM#19：是否允许对缓冲存储器进行标定调整操作，出厂值为K1。•当（BFM#19）=K1时，允许调整；•当（BFM#19）=K2时，不允许调整。实操经验•在对标定进行调整时，必须设置（BFM#19）=K1。•一般情况下，在对模块进行了初始化或标定调整以后，需要通过程序再把BFM#19的值设置为K2，这就相当于对模块的调整加了一把安全锁。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•3）标定变换缓冲存储器•①BFM#21——允许通道调整选择单元•BFM#21又称通道调整字。FX2N-5A模块通过对BFM#21的低5位的位值确定是否进行通道调整操作。BFM#21b15-b5(无效)b4b2b3b1b0CH1CH2CH3CH4CH1b=0禁止；b=1允许；例题•已知：通道调整字（BFM#21）=H0019，试说明通道调整组态情况。•b15b14b13b12b11b10b9b8b7b6b5b4b3b2b1b0•（b5~b15无效）11001•则有：•b0=1→输入通道CH1允许调整；b1=0→输入通道CH2不允许调整；•b2=0→输入通道CH3不允许调整；b3=1→输入通道CH4允许调整；•b4=1→输出通道CH1允许调整。例题•某控制系统要求对FX2N-5A模块的输入通道CH1和CH3进行标定调整，试写出该模块的通道调整字。•根据控制要求写出BFM#21的内容如下：•b15b14b13b12b11b10b9b8b7b6b5b4b3b2b1b0•（b5~b15无效）00101•通道调整字为（BFM#21）=H00053.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•3）标定变换缓冲存储器•③BFM#41~BFM#44——模拟量输入偏置数据存放单元•模拟量输入偏置数据存放在BFM#41~BFM#44中，分别对应输入通道CH1~CH4。•注意：在写零点调整值和增益值时，所有电压和电流必须变换成以mV和μA为单位的数值写入程序。•例如，零点调整值是2V，则2V=2000mV，输入值为2000；同样，零点调整值是8mA，则8mA=8000μA，输入值为8000。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•3）标定变换缓冲存储器•④BFM#45——模拟量输出偏置数据存放单元•模拟量输出偏置数据存放在BFM#45中，BFM#45对应输出通道CH1。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能分配•3）标定变换缓冲存储器•⑤BFM#51~BFM#54——模拟量输入增益数据存放单元•当数字量的值为量程中间值时，模拟量输入的电压值或电流值称为模拟量输入增益数据。•模拟量输入增益数据存放在BFM#41~BFM#44中，分别对应输入通道CH1~CH4。3.FX2N-5A模块的应用•（4）缓冲存储器（BFM）功能