FX2N系列PLC的模拟量输入模块

    PLC应用范围极广，控制对象具有多样性，各PLC制造厂家在提高PLC主机性能的同时，还开发专门用途的功能模块，以满足各种工业控制的特定需要。这些模块包括高速计数器模块、定位控制模块、A-D和D-A模块、PID模块、PLC网络模块、PLC与计算机通信模块、中断控制模块、温度传感器输入模块、BASIC模块、语音输出模块等。本章着重介绍几种FX2N系列PLC常用的特殊功能模块。    FX2N系列PLC有多种专用功能模块。常用特殊功能模块如表9-1所示。    表9-1    FX2N系列PLC常用特殊功能模块
    (1)模拟量输入模块简介    1)模拟量输入模块FX2N - 2AD。该模块为2路电压输入(DC 0~10V，DC 0～5V)或电流输入( DC 4~20mA)，12位高精度分辨率，转换的速度为2.5ms/通道。这个模块占用8个I/O点，适用于FXIN、FX2N、FX2NC子系列。    2)模拟量输入模块FX2N - 4AD。该模块有4个输入通道，其分辨率为12位。可选择电流或电压输入，选择通过用户接线来实现。可选的模拟值范围为DC +10V（分辨率为5mV）或4~20mA、- 20~20mA（分辨率为20μA）。转换的速度最高为6ms/通道。FX2N - 4AD占用8个I/O点。    3)模拟量输入模块FX2N - 4AD - PT。该模块与PT100型温度传感器匹配，将来自四个箔温度传感器（PT100，3线，100Ω）的输入信号放大，并将数据转换成12位可读数据，存储在主机单元中。摄氏度和华氏度数据都可读取。它内部有温度变送器和模拟量输入电路，可以矫正传感器的非线性。读分辨率为0.2~0.3℃。转换速度为15 ms／通道。所有的数据传送和参数设置都可以通过FX2N - 4AD - PT的软件组态完成，由FX2N的TO/FROM应用指令来实现。FX2N - 4AD - PT占用8个I/O点，可用于FX1N、FX2N、FX2NC子系统，为温控系统提供了方便。    4)模拟量输入模块FX2N -4AD - TC。该模块与热电耦型温度传感器匹配，将来自四个热电耦传感器的输入信号放大，并将数据转换成12位的可读数据，存储在主单元中，摄氏和华氏数据均可读取，读分辨率在类型为K时为0.2℃；类型为J时为0.3℃，可与K型(-100~ 1200℃)和J型（- 100~600℃）热电耦配套使用，4个通道分别使用K型或J型，转换速度为240ms/通道。所有的数据传输和参数设置都可以通过FX2N - 4AD - TC的软件组态完成，占用8个I/O点。    (2)模拟量输入模块接线与缓冲寄存器(BFM)的分配    下面主要介绍常用的模拟量输入模块FX2N - 4AD接线与缓冲寄存器(BFM)的分配。    1) FX2N - 4AD的接线。FX2N -4AD的接线图如图9-1所示。图中模拟输入信号采用双绞屏蔽电缆与FX - 4AD连接，电缆应远离电源线或其他可能产生电气干扰的导线。如果输入有电压波动，或在外部接线中有电气干扰，可以接一个0.1~0. 47μF (25V)的电容。如果是电流输入，应将端子VOUT和IOUT连接。FX2N - 4AD接地端与PLC主单元接地端连接，如果存在过多的电气干扰，再将外壳地端FG和FX2N - 4AD接地端连接。
    图9-1   FX2N -4AD的接线图    2) FX2N - 4AD缓冲寄存器(BFM)的分配。FX2N - 4AD模拟量模块内部有一个数据缓冲寄存器区，它由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0~#31，其内容与作用如表9-2所示。数据缓冲寄存器区内容，可以通过PLC的FROM和TO指令来读、写。    表9-2    FX2N - 4AD缓冲寄存器(BFM)的分配

    注：带(*)的缓冲寄存器可用TO指令写入，其他可用FROM指令读出；偏置值是指当数字输出为0时的模拟量输入值；增益值是指当数字输出为+1000时的模拟量输入值。    3) FX2N-2AD偏置与增益的调整。FX2N - 2AD出厂时偏置值和增益值已经设置成：数字值为0~ 4000，电压输入为0到10V;当FX2N - 2AD用作电流输入或DC 0～5V输入时，或根据工程设定的输入特性进行输入时，就必须重新调整偏置值和增益值。偏置值和增益值的调节是对实际的模拟输入值设定一个数字值，可通过FX2N - 2AD的容量调节器，并使用电压和电流表来完成。    增益值可设置为0~ 4000的任意数字值。但是，为了得到12位的最大分辨率，电压输入时，对于10V的模拟输入值，数字值调整到4000；电流输入时，对于20mA的模拟输入值，数字值调整到4000。    偏置值也可根据需要任意进行调整。但一般情况下，电压输入时，偏置值设为0V;电流输入时，偏置值设为4mA。当使用的数字范围为0~4000，模拟范围为4~20mA时，数字值0等于4mA的模拟输出值，如图9-2所示。
    图9-2   FX2N -2AD增益和偏置调整特性    a)增益调整b）偏置调整    例如，当模拟范围为0～10V，使用的数字范围为0~4000时，数字值40等于100mV的模拟输入（40×10V/4000数字点）。    调整偏置与增益时应该注意以下几个问题：    1)对通道1和通道2同时进行偏置调整和增益调整，当调整了一个通道的增益值／偏置值时，另一个通道的值也会自动调整；    2)反复交替调整偏置值和增益值，直到获得稳定的数值；    3)当数字值不稳定时，需调整增益值／偏置值；    4)当调整偏置、增益时，按照增益调整和偏置调整的顺序进行。