1、 PLC原理及應(yīng)用,第五章 智能模塊,第五章 智能模塊,動(dòng)態(tài)I/O模塊 模擬量模塊 溫度傳感器模塊 高速計(jì)數(shù)模塊 PID模塊 位置控制模塊 中斷輸入模塊,C系列PLC除具有指令豐富、處理速度快、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)外，還提供了多種智能模塊。 智能模塊（也稱為特殊功能模塊）占用IR通道較多，一般占用10個(gè)通道，部分模塊占用20個(gè)通道，所占用IR通道的通道號(hào)由模塊的機(jī)號(hào)決定。 利用這些智能模塊，可實(shí)現(xiàn)多種功能，如模擬量處理、高頻信號(hào)處理等。智能模塊的使用拓寬了C系列PLC在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。 本章著重介紹動(dòng)態(tài)I/O模塊、模擬量模塊、溫度傳感器模塊、高速計(jì)數(shù)模塊等較常用的智能模塊。,第五章 智能模塊,

2、簡(jiǎn)介,5.1 動(dòng)態(tài)I/O模塊,5.1.1 動(dòng)態(tài)輸入模塊,動(dòng)態(tài)I/O模塊為開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊，有三種類型：動(dòng)態(tài)輸入模塊、動(dòng)態(tài)輸出模塊和動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊。,動(dòng)態(tài)輸入模塊有兩種：,1、TTL輸入模塊，電源為5VDC，型號(hào)為C200H-ID501,2、24VDC輸入模塊，型號(hào)為C200H-ID215,這兩種模塊的使用方法相同，輸入電平不同,該模塊可用作靜態(tài)輸入和動(dòng)態(tài)輸入：,用作靜態(tài)輸入時(shí)，為32點(diǎn)輸入模塊，相當(dāng)于兩個(gè)16點(diǎn)輸入模塊。用作動(dòng)態(tài)輸入時(shí)，為動(dòng)態(tài)128點(diǎn)輸入模塊。,1工作方式設(shè)定,5.1.1 動(dòng)態(tài)輸入模塊,在模塊的后面有六個(gè)DIP開(kāi)關(guān)，用于對(duì)模塊的工作方式進(jìn)行設(shè)置，如圖5-1所示。,開(kāi)關(guān)1

3、、5、6不用。 開(kāi)關(guān)2：置ON時(shí)，為動(dòng)態(tài)輸入方式，128點(diǎn)輸入 。置OFF時(shí)，為靜態(tài)輸入方式，32點(diǎn)輸入，其中有8點(diǎn)為快速響應(yīng)輸入 ，其位號(hào)為n1通道的bit08bit15。其中，n=100N10，N為該模塊的機(jī)號(hào)。,開(kāi)關(guān)3為快速響應(yīng)輸入的最小脈沖寬度設(shè)定。置OFF時(shí)，最小脈沖寬度為1ms；置ON時(shí)，最小脈沖寬度為4ms。 開(kāi)關(guān)4為正常輸入的輸入響應(yīng)時(shí)間設(shè)定。置OFF時(shí)，最大2.5ms；置ON時(shí)，最大15ms。,2通道分配與接線方式,5.1.1 動(dòng)態(tài)輸入模塊,動(dòng)態(tài)輸入模塊的面板如圖5-2所示。,上部為靜態(tài)輸入時(shí)的輸入信號(hào)顯示，中間為機(jī)號(hào)設(shè)定 開(kāi)關(guān)，下部為兩個(gè)接口，每口24針。機(jī)號(hào)N的設(shè)定范圍為

4、09，但不可與其它智能模塊的機(jī)號(hào)重復(fù)。動(dòng)態(tài)輸入模塊分配有10個(gè)IR通道，范圍為nn9。其中，n100N10。,2通道分配與接線方式,5.1.1 動(dòng)態(tài)輸入模塊,（1）靜態(tài)輸入方式,靜態(tài)輸入時(shí)，動(dòng)態(tài)輸入模塊僅使用兩個(gè)通道n和n1，其它8個(gè)通道n2n9可用作內(nèi)部繼電器。此時(shí)，左面的接口CN1占用通道n，CN2占用通道n1，n1通道的bit8bit15用作快速響應(yīng)輸入 圖中，NC表示未用的端子。電源的極性任意，但同一接口的電源極性最好一致。ID501的電源電壓為5VDC，ID215的電源電壓為24VDC。 模塊上同時(shí)為ON的輸入點(diǎn)數(shù)與環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度較高時(shí)，允許同時(shí)為ON的點(diǎn)數(shù)減少，以防模塊內(nèi)部

5、元件發(fā)熱嚴(yán)重。例如ID215模塊，輸入電壓為24VDC，環(huán)境溫度40以下時(shí)允許32點(diǎn)靜態(tài)輸入同時(shí)為ON，環(huán)境溫度55時(shí)允許22點(diǎn)輸入同時(shí)為ON。,2通道分配與接線方式,5.1.1 動(dòng)態(tài)輸入模塊,（2）動(dòng)態(tài)輸入方式,動(dòng)態(tài)輸入時(shí)，動(dòng)態(tài)輸入模塊使用8個(gè)通道nn+7，另外的兩個(gè)通道n+8和n+9可用作內(nèi)部繼電器。CN1用作選通信號(hào)，CN2作數(shù)據(jù)信號(hào)。其通道分配表見(jiàn)表5-1，S表示選通信號(hào)。,工作時(shí)，CN1上的16個(gè)選通信號(hào)S0S15輪流選通。從CN2的數(shù)據(jù)線D0D15上讀取的數(shù)據(jù)存放在nn+7通道中。CN1、CN2的信號(hào)排列方式如圖5-4所示。 接線時(shí)COM0、COM1接直流電源負(fù)極，COM2、COM

6、3、V0、V1接直流電源正極，選通信號(hào)S0S15低電平為選通，數(shù)據(jù)線D0D15的相應(yīng)通道中的位被置為1。,2通道分配與接線方式,5.1.1 動(dòng)態(tài)輸入模塊,（2）動(dòng)態(tài)輸入方式,圖為某鍵盤(pán)利用動(dòng)態(tài)輸入模塊在動(dòng)態(tài)輸入時(shí)的接線方式,2.通道分配與接線方式,5.1.1 動(dòng)態(tài)輸入模塊,（2）動(dòng)態(tài)輸入方式,圖中的二極管用于消除寄生回路，防止誤動(dòng)作。,S0S7輪流選通，低電平有效。S0選通時(shí)，按鍵A、B、C、D、E鍵的狀態(tài)通過(guò)數(shù)據(jù)線D0D7送入通道n的bit00bit04。S7選通時(shí)，按鍵X、Y、Z的狀態(tài)通過(guò)數(shù)據(jù)線D0D7送入通道n3的bit13bit15。在A鍵按下時(shí)，電流的流向?yàn)椋篊N1的COM0CN2的

7、COM2D0A鍵S0CN1的COM0。,5.1.2 動(dòng)態(tài)輸出模塊,動(dòng)態(tài)輸出模塊有兩種： 一種為T(mén)TL輸出模塊，電源為5VDC，型號(hào)為C200H-OD501； 另一種為晶體管輸出模塊，電源為24VDC，型號(hào)為C200H-OD215。 這兩種模塊可用作靜態(tài)輸出和動(dòng)態(tài)輸出。 用作靜態(tài)輸出時(shí)，為32點(diǎn)輸出模塊，與普通輸出模塊的使用方法相同。 用作動(dòng)態(tài)時(shí)為128點(diǎn)輸出模塊。,5.1.2 動(dòng)態(tài)輸出模塊,1工作方式設(shè)定,在模塊的后面有六個(gè)DIP開(kāi)關(guān)，如圖5所示，用于對(duì)模塊的工作方式進(jìn)行設(shè)定。,開(kāi)關(guān)2、3、4、6不用。 開(kāi)關(guān)1用于動(dòng)態(tài)輸出設(shè)定。置OFF時(shí)，為32點(diǎn)靜態(tài)輸出；置ON時(shí)，為128點(diǎn)動(dòng)態(tài)輸出。 開(kāi)關(guān)

8、5只有在開(kāi)關(guān)1設(shè)定為ON時(shí)有效，用于設(shè)定動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)輸出邏輯。置OFF時(shí)，負(fù)邏輯輸出；置ON時(shí)，正邏輯輸出。 當(dāng)設(shè)定為正邏輯輸出時(shí)。端子上的信號(hào)與輸出位號(hào)的狀態(tài)相同。當(dāng)設(shè)定為負(fù)邏輯時(shí)，端子上的信號(hào)與輸出位號(hào)的狀態(tài)相反。,5.1.2 動(dòng)態(tài)輸出模塊,2通道分配與接線方式,動(dòng)態(tài)輸出模塊的面板如圖5-2所示。動(dòng)態(tài)輸出模塊也分配有10個(gè)通道，即nn+9，其中n100+N10，N是機(jī)號(hào)。,5.1.2 動(dòng)態(tài)輸出模塊,2.通道分配與接線方式,（1）靜態(tài)輸出方式,靜態(tài)輸出時(shí)，動(dòng)態(tài)輸出模塊僅占用兩個(gè)通道n和n1，其它8個(gè)通道n+2n+9可用作內(nèi)部繼電器。CN1占用通道n，CN2占用通道n1。其通道分配與接線方式見(jiàn)圖。

9、,每個(gè)接口為16點(diǎn)輸出，每個(gè)接口上的電源有兩個(gè)，也可以使用同一個(gè)電源，但需將A10和B10相連、A9和B9相連。對(duì)于OD501，電源為5VDC；對(duì)于OD215，電源為524VDC。,5.1.2 動(dòng)態(tài)輸出模塊,2.通道分配與接線方式,（2）動(dòng)態(tài)輸出方式,動(dòng)態(tài)輸出時(shí)，動(dòng)態(tài)輸出模塊占用通道nn7共8個(gè)通道，通道n8和通道n9可用作內(nèi)部繼電器。其通道分配方式見(jiàn)表5-2，S表示選通信號(hào)，D表示數(shù)據(jù)信號(hào)。,5.1.2 動(dòng)態(tài)輸出模塊,2.通道分配與接線方式,（2）動(dòng)態(tài)輸出方式,工作時(shí)，選通信號(hào)S0S15輪流為低電平選通，nn7通道中的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線D0D15輸出。CN1、CN2的信號(hào)排列見(jiàn)圖。圖中，V接電源

10、正極，COM接電源負(fù)極。 對(duì)于OD501，模塊內(nèi)部已有4.7k的上拉電阻，不需要外加電阻，電源為5VDC。對(duì)于OD215模塊內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，需在每條數(shù)據(jù)線和電源正極間外加4.7k的上拉電阻，否則，數(shù)據(jù)線上無(wú)法產(chǎn)生高電平。,5.1.2 動(dòng)態(tài)輸出模塊,2.通道分配與接線方式,（2）動(dòng)態(tài)輸出方式,圖5-10為OD215驅(qū)動(dòng)CZ9806顯示器時(shí)的接線圖,S0有效時(shí),數(shù)據(jù)線D0D3的數(shù)據(jù)送至顯示器,數(shù)據(jù)線D4D7的數(shù)據(jù)送至顯示器.該顯示器為BCD碼輸入式顯示器。若顯示器為七段碼輸入式，則需在顯示器和OD215數(shù)據(jù)線間加有譯碼電路。,S0S7輪流選通，低電平有效。,5.1.3 動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊,動(dòng)態(tài)輸

11、入/輸出模塊有兩種： 一種為T(mén)TL電路，電源為5VDC，型號(hào)為C200H-MD501； 另一種為晶體管電路，電源為24VDC，型號(hào)為C200H-MD215。 這兩種模塊既可用于靜態(tài)，也可用于動(dòng)態(tài)。用于靜態(tài)時(shí)，為16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出；用于動(dòng)態(tài)時(shí)，為128點(diǎn)輸入。,5.1.3 動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊,1工作方式設(shè)定,在模塊的后面有六個(gè)DIP開(kāi)關(guān)，如圖所示，用于對(duì)模塊的工作方式進(jìn)行設(shè)定。開(kāi)關(guān)5、6不用。,開(kāi)關(guān)1用于動(dòng)態(tài)工作方式設(shè)定。置OFF時(shí)，為靜態(tài)工作方式，16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出；置ON時(shí)，為動(dòng)態(tài)工作方式，128點(diǎn)動(dòng)態(tài)輸入。 開(kāi)關(guān)2僅適用于靜態(tài)工作方式。置OFF時(shí)，為正常輸入，無(wú)快速響應(yīng)輸入；置ON

12、時(shí)，為有快速響應(yīng)輸入，n1通道的bit08bit15為快速響應(yīng)輸入。 開(kāi)關(guān)3用于快速響應(yīng)輸入的最小脈沖寬度設(shè)定。置OFF時(shí)，最小脈沖寬度為1ms；置ON時(shí)，最小脈沖寬度為4ms。 開(kāi)關(guān)4用于正常輸入的輸入響應(yīng)時(shí)間設(shè)定。置OFF時(shí)，最大2.5ms；置ON時(shí)，最大15ms。,5.1.3 動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊,2通道分配與接線方式,動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊的面板如圖5-2所示。動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊也分配有10個(gè)通道，即nn9，其中n100N10，N是模塊的機(jī)號(hào)。,5.1.3 動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊,2通道分配與接線方式,（1）靜態(tài)方式,在靜態(tài)方式下，該模塊占用兩個(gè)通道n和n1，其它8個(gè)通道n2n9均可作內(nèi)部繼電器

13、。 CN1占用通道n，為16點(diǎn)輸出，其通道分配與接線方式見(jiàn)圖a；CN2占用通道n1，為16點(diǎn)輸入，其中bit08bit15為快速響應(yīng)輸入，其通道分配與接線方式見(jiàn)圖b。,5.1.3 動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊,2通道分配與接線方式,（2）動(dòng)態(tài)方式,動(dòng)態(tài)方式：在動(dòng)態(tài)方式下，該模塊占用8個(gè)通道nn7，通道n+8和n+9可用作內(nèi)部繼電器。此時(shí)，該模塊與動(dòng)態(tài)輸入模塊工作在動(dòng)態(tài)輸入方式時(shí)的使用方法相同。,C200H具有兩種模擬量模塊：模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊。 模擬量輸入模塊即A/D模塊，將輸入模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后輸入PLC內(nèi)部。 模擬量輸出模塊即D/A模塊，將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量后輸出。,5.2

14、 模擬量模塊,5.2.1 模擬量輸入模塊,5.2 模擬量模塊,模擬量輸入模塊C200H-AD001為4路A/D模塊其性能：,(1) 輸入模擬量路數(shù)：最多4路/單元，用戶可選擇使用其中1路、2路或4路。 (2) 輸入信號(hào)范圍：電壓輸入可選擇為15 V或010 V；電流輸入為420 mA。 (3) 分辨率：輸入為電壓或電流時(shí)均為滿量程的1/4000(含線性誤差)。 (4) 溫度影響：25 時(shí)為0.5%滿量程；055時(shí)為1.0%滿量程。 (5) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：最大2.5ms(1路)。 (6) 輸出代碼：12位二進(jìn)制數(shù)碼(000HFA0H)。,5.2.1 模擬量輸入模塊,5.2 模擬量模塊,模擬量輸入模塊

15、C200H-AD001為4路A/D模塊，輸入路數(shù)及輸入信號(hào)范圍可通過(guò)模塊后面的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)定。,開(kāi)關(guān)4不用。開(kāi)關(guān)1、2用于選擇輸入信號(hào)路數(shù)，開(kāi)關(guān)3用于設(shè)定輸入信號(hào)類型。置OFF時(shí)，電壓輸入15V，電流輸入420mA；置ON時(shí)，只能為電壓輸入010V,1輸入設(shè)定,5.2.1 模擬量輸入模塊,2通道分配與接線方式,（1）接線方式,模擬量輸入模塊的面板如圖所示。模塊的機(jī)號(hào)開(kāi)關(guān)在面板的左上方，機(jī)號(hào)設(shè)定范圍為09，但不可與其它智能模塊重復(fù)。 面板的右上方為狀態(tài)顯示，模塊正常工作時(shí)，“RUN”指示燈亮，出現(xiàn)輸入信號(hào)斷線時(shí)“BROKEN WIRE”指示燈亮。,模塊的下方為接線端子，使用電壓輸入時(shí)，電壓輸入信

16、號(hào)接在V+和V-端子上；使用電流輸入時(shí)，V+和I+端子短接后接電流信號(hào)的正端，V-接電流信號(hào)的負(fù)端。,5.2.1 模擬量輸入模塊,2通道分配與接線方式,（1）接線方式,接線時(shí)，為防止噪聲進(jìn)入模擬量輸入模塊，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）連接線采用雙絞屏蔽電纜。 2）屏蔽線接到COM端子上。 3）外部輸入信號(hào)電纜應(yīng)與交流電源線分開(kāi)，以避免交流電源線造成對(duì)信號(hào)線的干擾。 4）模擬量輸入模塊電纜不應(yīng)與主回路電纜、高壓電纜、非PLC負(fù)載電纜捆扎在一起，并應(yīng)遠(yuǎn)離之。,5.2.1 模擬量輸入模塊,2通道分配與接線方式,（2）通道分配,模擬量輸入模塊占用6個(gè)IR通道、12個(gè)DM通道。若模塊的機(jī)號(hào)設(shè)定為N，則占用IR

17、通道nn+5(其中n100N10)、DM通道m(xù)m+11(其中m1000N100),1）IR通道的分配,IR通道n1為輸出通道，用于對(duì)模塊功能進(jìn)行控制，用戶可改變其內(nèi)容。IR通道n+1n+5 為輸入通道，用戶只能利用其內(nèi)容而不能由用戶程序改變其內(nèi)容。, 通道n (輸出) bit00為禁止A/D轉(zhuǎn)換標(biāo)志位。bit00=1時(shí)，禁止A/D轉(zhuǎn)換。 bit01為偏差控制標(biāo)志位。bit01=1時(shí)，執(zhí)行偏差/增益控制。初始上電時(shí)，由于沖擊，輸入電壓可能超過(guò)規(guī)定的信號(hào)范圍。系統(tǒng)在初始上電時(shí)自動(dòng)使該位為1，調(diào)整增益，以避免損壞單元。 bit02、bit03、bit04、bit05分別為輸入1、2、3、4的刻度功能

18、有效標(biāo)志位。 bit06不用。 bit07、bit08、bit09、bit10分別為輸入1、2、3、4的平均功能有效標(biāo)志位。 bit11為峰值保持功能有效標(biāo)志位。 bit12為平方根功能有效標(biāo)志位。 Bit13、bit14、bit15不用。,（2）通道分配, 通道n+1、n+2、n+3、n+4 (輸入)。分別存入輸入1、2、3、4經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，PLC可以直接讀取。 對(duì)于求平均值、峰值保持和平方根功能來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為12位二進(jìn)制數(shù)，因此只有bit0011數(shù)字有效； 對(duì)于刻度功能，結(jié)果為4位十進(jìn)制(16位BCD碼)，此時(shí)bit0015的16位數(shù)字全部有效。 如果沒(méi)有設(shè)置上述四種功能，則上電后，

19、四個(gè)通道的bit0011都將是對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。,（2）通道分配,5.2.1 模擬量輸入模塊,2通道分配與接線方式, 通道n+5 (輸入) bit00在DM通道m(xù)m+11中的數(shù)據(jù)設(shè)定不正確時(shí)為1。 bit01、bit02、bit03、bit04分別為輸入1、2、3、4的斷線標(biāo)志位。當(dāng)輸入信號(hào)設(shè)定為010 V時(shí)，這些位不用。當(dāng)輸入信號(hào)設(shè)定為15 V或420 mA時(shí)，若輸入信號(hào)低于0.5 V或2 mA時(shí)，這些位為1，表示已斷線。 bit05為底部DIP開(kāi)關(guān)3設(shè)定標(biāo)志位，其狀態(tài)與開(kāi)關(guān)3的狀態(tài)相同。 bit06為底部DIP開(kāi)關(guān)1設(shè)定標(biāo)志位，其狀態(tài)與開(kāi)關(guān)1的狀態(tài)相同。 bit07為

20、底部DIP開(kāi)關(guān)2設(shè)定標(biāo)志位，其狀態(tài)與開(kāi)關(guān)2的狀態(tài)相同。 bit08為初始上電禁止轉(zhuǎn)換標(biāo)志位。初始上電時(shí)，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，系統(tǒng)自動(dòng)將該位置為1，禁止轉(zhuǎn)換，100 ms后該位被置為0。 bit09bit15不用。,（2）通道分配,5.2.1 模擬量輸入模塊,2通道分配與接線方式,2) DM通道的分配,表 DM通道分配,3模擬量輸入模塊功能 1) 二進(jìn)制功能 當(dāng)輸出通道n的刻度功能標(biāo)志為0時(shí)，二進(jìn)制功能有效。此時(shí)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換結(jié)果為12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，模擬量輸入1、2、3、4的轉(zhuǎn)換結(jié)果分別存放于IR通道n+1、n+2、n+3、n+4中，轉(zhuǎn)換后滿刻度值為FA0H，即BCD碼4000，余下的5F用于初始上電時(shí)的偏差/增益控制。,2) 刻度值功能 當(dāng)輸出通道n的刻度功能標(biāo)志為1時(shí)，刻度值功能有效。首先轉(zhuǎn)換為12位二進(jìn)制數(shù)字量，然后根據(jù)DM通道m(xù)m+7中所設(shè)置的上下限值進(jìn)行刻度轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換結(jié)果為4位BCD數(shù)，存放于n+1n+4通道中。 用y表示A/D轉(zhuǎn)換的12位二進(jìn)制數(shù)，x表示模擬輸入量，y1表示最終轉(zhuǎn)