FX系列模拟量I/O模块

    随着工业和科技的迅猛发展，人们对工业控制的要求越来越高，如果用通用I/O模块来解决，那么，在硬件方面的费用太高，在软件方面编程又相当麻烦，某些控制任务甚至无法用通用I/O模块来完成。为了增强PLC的功能，扩大其应用范围，PLC厂家开发了品种繁多的特殊用途I/O模块，包括带微处理器的智能I/O模块。

    特殊功能模块根据不同的用途，其内部组成与功能相差很大。部分特殊功能模块（如位置控制模块）既可以通过PLC进行控制，也可以独立使用，并且还可利用PLC的I/O模块进行输入／输出点的扩展。模块本身具有独立的处理器、存储器等组件，也可以进行独立的编程，其性能与独立的控制装置相当。

    FX2N-2AD特殊功能模拟输入模块用于将2点模拟输入（电压输入和电流输入）转换成12位的数字值，并将这个值输入到可编程控制器中：

    FX2N-2AD可连接到FX0N、FX2N和FX2NC系列的可编程控制器。

    (1)根据接线方法，模拟输入可在电压输入或电流输入中进行选择。此时，假定设置为两通道公用模拟量输入（电压输入或电流输入）。

    (2)两个模拟输入通道可接受的输入为0～10V DC，0～5V DC，或4～20mA。使输入特性与两通道相容。

    (3)模拟到数字的转换特性可以调节。

    (4)此模块占用8个I/O点，可被分配为输入或输出。

    (5)使用FROM/TO指令与PLC进行数据传输。

    FX2N-2AD通过电缆与PLC的基本单元或扩展单元连接，通过PLC的内部总线传送数字量。其外部模拟量输入与模块间的连接要求与内部接口原理图如图2-1所示。

    图2-1  FX2N-2AD模块的内部接口原理

    这里要注意以下两点。

    (1) FX2N-2AD不能将一个通道作为模拟电压输入而将另一个通道作为电流输入，这是因为两个通道使用相同的偏值量和增益量，对于电流输入，需短路VIN和IIN;

    (2)当电压输入存在波动或有大量噪声时，在位置2处连接一个0.1～0.14μF的电容。

    FX2N-2AD的输出特性如图2—2所示，两通道的输出特性相同。

    图2-2  FX2N-2AD的输出特性

    FX2N-2AD模块的使用与编程非常方便，只需利用PLC的TO指令(FNC79)，在模块的缓冲存储器中写入A/D转换控制指令，即可启动模块的A/D转换。转换结果存储于模块的缓冲存储器中，利用FROM指令(FNC78)可以读入PLC。

    BFM#0：由BFM#17（低8位数据）指定的通道的输入数据当前值被存储在低8位(bit0～bit7)。当前值数据以二进制形式存储。

    BFM#1：输入数据当前值（高4位数据）被存储在其低4位(bit0～bit3)，当前值数据以二进制形式存储。

    BFM#17：其中的bit0为模拟到数字转化通道选择，“0”为通道1，“1”为通道2；bit1为模拟到数字转换开始信号，上升沿启动转换。

    图2-3所示是一个利用FX2N-2AD模块的实例。

    图2-3  FX2N-2AD实例

    当X000闭合时，通道1启动A/D转换，并将转换结果读入到PLC的数据存储器D100。

    当X001闭合时，通道2启动A/D转换，并且将转换结果读入到PLC的数据寄存器D101。

    FX2N-4AD与FX2N-2AD相似，可将外部输入的4点模拟量转换为数字量，但FX2N-4AD的模拟量输入可以是双极性的，转换结果为12位带符号的数字量。其外部模拟量输入及DC24V电源与模块间的连接要求与内部接口原理图如图2-4所示。

    在外部接线时应注意以下几点。

    (1)模拟输入通过双绞屏蔽电缆来接收。电缆应远离电源线或其他可能产生电气干扰的电线。

    (2)如果输入有电压波动，或在外部接线中有电气干扰，则可以接一个平滑电容器(0.1～0.47μF，25V)。

    (3)如果使用电流输入，则需连接V+和I+端子。

    (4)如果存在过多的电气干扰，则需连接FG的外壳地端和FX2N-4AD的接地端。

    (5)连接FX2N-4AD的接地端与主单元的接地端。可行的话，在主单元使用3级接地。

    图2-4  FX2N-4AD内部接口原理

    FX2N-4AD模块的输出特性如图2-5所示，四个通道的输出特性可以不同。其最大转换位数为12位，首位为符号位，对应的数字量输出范围为-2048～2047。同样，为方便计算，通常情况下将最大模拟量输入所对应的数字量输出设定为2000或1000。

    图2-5  FX2N-4AD模块的输出特性