F1/F2系列PLC的模拟量输入输出单元简介

    应用背景与需求    在工业控制中，除了数字信号以外，还需要对大量的温度、湿度、流量、压力等过程变量进行监测和控制。在自动控制系统中，要把这些信号转换为标准规格的电信号，再将这些电信号转换为计算机可以接受的数字信号；还要把计算机产生的控制信号输出到控制现场，去控制被控量的变化。    通常，把从现场信号到PLC CPU之间的各个环节称为过程通道，它是计算机控制系统中的重要组成部分，用于实现信号的变换、传递与转换等功能。现代PLC大都拥有实现过程通道作用的特殊功能单元，即模拟量信号的输入输出单元，用于模拟量信号检测与控制功能的实现。    本例以F1/F2系列PLC的模拟量输入输出单元（F2-6A-E模拟量单元）为例，说明模拟量输入／输出单元的基本性能与应用方法，并举例说明PLC实现多路模拟量信号的输入、运算及控制信号输出的基本方法。    1．F2-6A-E模拟量控制单元的技术特性    F2-6A-E模拟量单元是F1/F2系列PLC的外接扩展单元，即模拟量信号输入输出单元。该单元具有4路模拟量信号输入通道和2路模拟量信号输出通道，并且不占用基本单元的I/O点数。    该模拟量单元的主要技术特性如表9.1所示。    表9.1    F2-6A-E模拟量单元的主要技术特性
    其中，4通道的模拟量输入和2通道的模拟量输出都有不同的状态方式（如电压／电流形式、不同的量程等），可以根据需要来设定。在连接各个模拟量输入、输出通道时，均可选用I/O电压状态方式和I/O电流状态方式。就某一通道而言，可允许许多信号输入到该点，但只能采用固定的一种状态方式。    注意：在模拟量单元中，模拟信号和数字信号之间采用了光电耦合器加以隔离，但在模拟量信号的各个通道之间是没有隔离的。    在F1系列的PLC中，除了F1-12MR-ES不能配置F2-6A-E模拟量单元之外，其他型号的基本单元均可配置。其中F1-20MR和F1-30MR可配置1台F2-6A-E模拟量单元，F1-40MR可配置2台F2-6A-E模拟量单元，F1-60MR可配置3台F2-6A-E模拟量单元。    2．模拟量单元与基本单元之间的数据传递    在执行模拟量输入输出时，必然要进行模拟量单元与基本单元之间的数据传递。首先要确定通道号，以F2-60MR为例，模拟量单元与基本单元之间的连接及通道号的确定如图9.1所示。
    图9.1    F2-6A-E模拟量单元与基本单元的连接关系    PLC与模拟量单元F2-6A-E之间的数据传递是在基本单元中的数据寄存器D700～D777（3位BCD码）与模拟量单元中的门闩电路（存储8位二进制码）之间进行的，数据传递关系如图9.2所示。
    图9.2    数据传递关系示意图    3．模拟量输入输出指令    PLC的模拟量单元输入输出指令的功能有从模拟量单元读取数据和将数据寄存器中的数据传送到模拟量单元两种。    (1) F670 K85指令    该指令的功能是从模拟量单元中读取数据，其用法如图9.3所示。其中F671线圈用于设定模拟量通道，F672线圈用于设定数据寄存器号。
    图9.3   F670 K85指令    当该指令执行时，连接到基本单元400号扩展口的模拟量单元的第2号通道的模拟量输入信号，在模拟量单元内部被转换成8位二进制数，而后利用这条指令把它转换成0～255的BCD码数据，存储在数据寄存器C730中。    当模拟量单元的通道号设定错误，或者数据寄存器设定不正确，该指令则不执行，并且接通错误标志位M570。    (2) F670 K86指令    该指令用于将数据寄存器中的数据传送到模拟量单元，其用法如图9.4所示。图中，F671线圈用于设定数据寄存器号，F672线圈用于设定模拟量输出通道。    当该指令执行时，数据寄存器D700中的内容被转换成二进制数值传送到模拟量单元，而后在模拟量单元内转换成模拟量通过400号通道输出。    当D700中的数值超过255时，均当做255处理，并将其转换成模拟量值输出；如果模拟量输出通道设定错误，则该指令不执行。
    图9.4    F670 K86指令