普通A-D输入模块任务优化

普通A-D输入模块的功能是把标准的电压信号0～5V/-10～+10V或电流信号4～20mA/-20～+20mA转换成相应的数字量，通过FROM指令读入到PLC的数据寄存器，然后进行相应的处理。FX_2N系列的普通A-D模块有FX_2N-2AD、FX_2N-4AD、FX_2N-8AD三种，现以FX_2N-4AD为例加以说明。

1.FX_2N-4AD概述

FX_2N-4AD模拟输入模块为4通道12位A-D转换模块。根据外部接线方式的不同，可选择电压或电流输入，通过简易的调整或改变PLC的指令可以改变模拟量输入的范围。它与PLC之间通过缓冲存储器交换数据，数据的读出和写入通过FROM/TO指令来进行，其技术指标见表6-1。

表6-1 FX_2N-4AD的技术指标

2.接线

（1）接线图

FX_2N^-4AD的接线如图6-1所示。

图6-1 FX_2N-4AD接线图

（2）注意事项

1）模拟输入通过双绞屏蔽电缆来连接到FX_2N-4AD，且该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，可以接一个平滑电容器（0.1～0.47μF/25V）。

3）如果使用电流输入，则须短接V+和I+端子。

4）如果存在过多的电气干扰，需将电缆屏蔽层与FG端连接，并连接到FX_2N-4AD的接地端。

5）连接FX_2N-4AD的接地端与主单元的接地端，若可行，则在主单元使用3级接地。

3.缓冲存储器（BFM）分配

FX_2N-4AD共有32个缓冲存储器（BFM），每个BFM均为16位，BFM的分配见表6-2。

表6-2 FX_2N-4AD BFM分配表

（1）BFM#0通道选择

通道的初始化由缓冲存储器（BFM）#0中的4位十六进制数字H□□□□控制，最低位数字控制CH1通道，最高位数字控制CH4通道，数字的含义如下。

□=0：预设范围（-10～10V）

□=1：预设范围（4～20mA）

□=2：预设范围（-20～20mA）

□=3：通道关闭（OFF）

例如H3210。

CH1：预设范围（-10～10V）

CH2：预设范围（4～20mA）

CH3：预设范围（-20～+20mA）

CH4：通道关闭（OFF）

（2）BFM#15转换速度的改变

在BFM#15中写入0或1，可以改变A-D转换的速度，不过要注意下列几点：

1）为保持高速转换率，尽可能少使用FROM/TO指令。

2）当改变了转换速度后，BFM#1～BFM#4将立即设置为默认值，这一操作将不考虑它们的原有数值。如果速度改变作为正常程序执行的一部分时，请记住此点。

（3）BFM#20～BFM#24调整增益和偏移值

1）通过将BFM#20设为K1，将其激活后，包括模拟特殊功能模块在内的所有的设置将复位成默认值，对于消除不希望的增益和偏移调整，这是一种快速的方法。

2）如果BFM#21的（b1，b0）设为（1，0），增益和偏移的调整将被禁止，以防止操作者不正确的改动。若需要改变增益和偏移，则（b1，b0）必须设为默认值（0，1）。

3）BFM#22的低8位用于CH1～CH4通道的偏移与增益调整选择。待调整的输入通道可以由BFM#22适当的G-O（增益-偏移）位来指定，若为1，则允许调整；若为0，则不允许调整。若允许调整时，则将BFM#23和BFM#24的偏移量和增益量传到指定输入通道的偏移与增益的寄存器。

例如，如果位G1和O1为1，当用TO指令写入BFM#22后，则可调整输入CH1通道的增益和偏移，偏移量和增益量由BFM#23和BFM#24的设定值设定。

4）对于具有相同增益和偏移量的通道，可以单独或一起调整。

5）BFM#23和BFM#24中的偏移量和增益量的单位是mV或μA。由于单元的分辨率，实际的响应将以5mV或20μA为FX_2N-4AD最小刻度。

（4）BFM#29为FX_2N-4AD的运行状态信息（见表6-3）

表6-3 BFM#29状态信息

(www.xing528.com)

注：b4～b9和b13～b15没有定义。

（5）BFM#30识别码

FX_2N^-4AD的识别码为K2010。在传输/接收数据之前，可以使用FROM指令读出特殊功能模块的识别码（或ID），以确认正在对此特殊功能模块进行操作。

（6）注意事项

1）BFM#0、BFM#23和BFM#24的值将复制到FX_2N-4AD的EEPROM中。只有增益/偏移调整缓冲寄存器BFM#21和BFM#22被设置后，BFM#23和BFM#24才可以被设置和复制。同样，BFM#20也可以写入EEPROM中。而EEPROM的使用寿命大约是10000次，因此不要使用程序频繁地修改这些BFM的内容。

2）写入EEPROM需要300ms左右的延时，因此，在第2次写入之前，需要延时。

4.增益和偏移

增益说明如图6-2所示，偏移说明如图6-3所示。

图6-2 增益示意图

图6-3 偏移示意图

偏移和增益可以独立或一起设置。合理的偏移范围是-5～+5V或-20～20mA，而合理的增益值是1～15V或4～32mA。增益和偏移都可以用PLC的程序调整。

调整增益/偏移时，应该将增益/偏移BFM#21的位b1、b0设置为0、1，以允许调整。一旦调整完毕，这些位应该设为1、0，以防止进一步的变化。

5.实例程序

（1）基本程序

FX_2N-4AD模块连接在特殊功能模块的0号位置，CH1和CH2通道用作电压输入。平均采样次数设为4，并且用PLC的数据寄存器D0和D1接收输入的数字值，其基本程序如图6-4所示。

程序说明如下。

1）PLC将0位置的特殊功能模块的ID号由BFM#30中读出，并保存在PLC的D4中。该值与K2010进行比较，以检查模块是否是FX_2N-4AD，如果是，则M1变为ON。虽然这两个程序语句对完成模拟量的读入来说不是必需的，但它们确实是有用的检查，因此建议使用。

2）将H3300写入FX_2N-4AD的BFM#0，建立模拟输入通道（CH1，CH2），其输入范围为-10～10V，CH3、CH4通道被关闭。

3）分别将4写入BFM#1和BFM#2，将CH1和CH2的平均采样次数设为4。

4）FX_2N-4AD的运行状态由BFM#29中读出，并用PLC的位元件表示。

5）如果FX_2N-4AD的运行状态没有错误，则读取BFM#5和BFM#6的平均数字量，并保存在D0和D1中。

（2）FX_2N-4AD增益和偏移的调整程序

图6-5所示程序为通过软件设置CH1的偏移/增益量为0V/2.5V。

图6-4 FX_2N-4AD基本程序

图6-5 偏移量调整程序

6.故障检查

对于模拟量输入模块，在完成接线和程序设计后，若模块不能正常运行，请参照下列项目进行检查（其他模拟量模块的检查与此类似）。

（1）初步检查

1）检查输入/输出配线、扩展电缆是否正确连接到特殊功能模块。

2）检查有无违背FX_2N系统的配置规则，例如：特殊功能模块的数目不能超过8个，并且系统I/O点数不能超过256点。

3）确保应用中选择正确的操作范围。

4）检查电源（5V或24V）有无过载，记住：FX_2N主单元或者有源扩展单元的负载变化是根据所连接的扩展模块或特殊功能模块的数目而变化的。

5）设置FX_2N主单元MPU为RUN状态。

（2）错误检查

1）检查电源LED指示灯的状态。点亮时表示扩展电缆连接正确，否则，电缆连接有误。

2）检查模块外部配线。

3）检查“24V”电源的LED指示灯的状态（在模块的右上角）。点亮表示模块正常及DC 24V电源正常，否则，可能是DC 24V电源故障，如果电源正常则是模块故障。

4）检查A-D转换的LED指示灯的状态（在模块的右上角）。点亮表示A-D转换正常，否则，检查缓冲存储器BFM#29（错误状态），如果任何一个位（b2和b3）为ON状态，那就是A-D指示灯熄灭的原因。

5）检查特殊功能模块数目。其他使用FROM/TO指令的模块或特殊单元（例如模拟输入模块，模拟输出模块和高速计数模块等）可以直接连接到PLC的主单元，或者连接到其他扩展模块或单元的右边。根据紧靠主单元的程度，为每个特殊模块依次从0～7编号，最多可以连接8个特殊模块，但输入、输出扩展模块不占用编号。