三菱PLC的模拟输入输出运用及介绍

三菱FX2N-2AD两通道模拟量输入模块

下图是常用模拟量扩展模块规格

FX2N-2AD型模拟输入模块用于将点模拟输入（电压输入和电流输入）转换成位的数字值，并将这个值输入到plc中。

模块链接

模块连接根据接线方法，模拟输入可在电压输入或电流输入中进行选择。FX2N-2AD不能将一个通道作为模拟电压输入而另一个作为电流输入，应为两个通道使用相同的偏值量和增益值。对于电流输入，请短路VIN和IIN，如下图所示。

模块的转换位数为12位，对应的最大数字量输出为4095，但在实际使用时，为了计算方便，通常情况下都将最大模拟量输入（DC10V/5V或20mA）所对应的数字量输出设定为4000。

例如：当模拟范围为0~10V，而使用的数字范围为0~4000时，数字值为40等于100mV的模拟输入（40×10V/4000数字点）。

（3）缓冲存储器（BFM）

①BFM≠0的低8位b7~b0存储A/D通道输入数据的当前值的低8位数据。

②BFM≠1的低4位b3~b0存储A/D通道输入数据的当前值的高4位数据。

③BFM≠17：b0来指定模拟到数字转换的通道。b0=0为CH1,b0=1位CH2

编程与控制

①用TO指令，在模块的缓冲存储器中写入A/D转换控制指令：指令要转换的通道，启动模块的A/D转换，转换结果将存储于BFM中。

②用FROM把BFM的数据读入PLC中。

例1：设某系统的控制要求为：系统上电将模拟量输入1进行A/D转换。并且将转换结果读入到PLC的数据寄存器D100

三菱FX2N-2AD模拟量输出模块介绍

三菱plc的FX2N-2DA的作用是将内部的数字量转换为外部控制用的模拟量（模拟电压或电流）输出。

模块的最大D/A转换位为12位，可以进行转换的最大数字量为4095，但为了计算方便，通常情况下都将最大模拟量输入（DC10V/5V或20mA）所对应的数字量输出设定为4000。

（3）编程与控制

通过TO指令进行转换的控制、以及数字量的输出。

①转换原始数据在BFM中的存储地址：

BFM#16/bit7～bit0：转换数据的当前值（8位）。

注意：在FX2N-2DA模块中转换数据当前值只能保持8位数据，但在实际转换时要进行12位转换，为此必须进行二次传送，才能完成。

②D/A转换的控制信号在BFM中定义：

BFM#17：通道的选择与启动信号。

Bit0：通道2选择与启动；Bit0的下降沿启动通道2的转换。

Bit1：通道1选择与启动；Bit1的下降沿启动通道1的转换。

Bit2：转换数据暂存，Bit2的下降沿启动转换数据暂存。

例2：设某系统的控制要求为：当输入x0 ON时，需要将数据寄存器D100的12位数字存量转换为模拟量，并且在通道1中进行输出；

三菱模拟量模块使用

（一）确定模块的编号

　　在FX系列可编程控制器基本单元的右侧，可以连接最多8块特殊功能模块，它们的编号从最靠近基本单元的那一个开始顺次编为0～7号。如图:该配置使用FX2N48点基本单元，连接FX-4AD、FX-4DA、FX-2AD 3块模拟量模块，它们的编号分别为0、1、2号。这3块模块不影响右边2块扩展的编号，但会影响到总的输入输出点数。3块模拟量模块共占用24点，那么基本单元和扩展的总输入输出点数只能有232点。

（二）缓冲寄存器（BFM）分配

　　FX系列可编程控制器基本单元与FX—4AD、FX—2DA等模拟量模块之间的数据通信是由FROM指令和TO指令来执行的，FROM是基本单元从FX—4AD、FX—2DA读数据的指令，TO是从基本单元将数据写到FX—4AD、FX—2DA的指令。实际上读、写操作都是对FX—4AD、FX—2DA的缓冲寄存器BFM进行的。这一缓冲寄存器区由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0一#31。

（三）FX-4AD模块BFM的分配表

（四）编程举例

　　FX-4AD模拟量输入模块连接在最靠近基本单元FX2N-48MR的地方，那么它的编号为N0，如果仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道，计算平均值的取样次数定为4次，可编程控制器中的D0和D1分别接收这两个通道输入量平均值数字量，并编梯形图程序。

梯形图

案例 ：制冷中央空调温度控制

一、动作要求分析

　　该制冷系统使用两台压缩机组，系统要求温度在低于12℃时不起动机组，在温度高于12℃时两台机组顺序起动，温度降低到12℃时停止其中一台机组。要求先起动的一台停止，温度降到7.5℃时两台机组都停止，温度低于5℃时，系统发出超低温报警。

二、硬件设计

　　在这个控制系统中，温度点的检测可以使用带开关量输出的温度传感器来完成，但是有的系统的温度检测点很多，或根据环境温度变化要经常调整温度点，要用很多开关量温度传感器，占用较多的输入点，安装布线不方便，把温度信号用温度传感器转换成连续变化的模拟量，那么这个制冷机组的控制系统就是一个模拟量控制系统。对于一个模拟量控制系统，采用可编程控制器控制，控制性能可以得到极大的改善。在这里可以选用FX2N-32MR基本单元与FX2N-4AD-PT模拟量输入单元，就能方便的实现控制要求。

中央空调温度控制I/O分配表

三、软件设计

模拟量你了解吗？大神通过程序实例讲解，轻松带你玩转模拟量

好多人说模拟量好难懂，不知道怎么学习，今天小编就给大家讲解一下模拟量的一些知识吧。在工业生产控制过程中，特别是在连续型的生产过程中，经常会要求对一些物理量如温度、压力、流量等进行控制。这些物理量它们都是随时间而连续变化的。在控制领域把这些随时间连续变化的物理量叫模拟量。

我们在使用模拟量的时候，首先要了解几个概念，传感器、变送器、执行器还有AD转换器、DA转换器等。

那么这里所说的传感器，我们常用的传感器有哪些呢？常用的有温度传感器，又包括了热电阻和热电偶这两种类型，还有压力传感器、湿度传感器等等。传感器是用于模拟量输入的，用于采集外部的温度、湿度、压力等信号。

温度探头 一般不可以直接接入常用模拟量模块，需要接入专用温度模块，或者加变送器。一般压力传感器也不能直接接入模拟量模块，一般是购买自带变送器，或者使用压力变送器。

那么当传感器和变送器结合使用的时候可以将非电物理量转换成统一的标准电量。这就是传感器和变送器的一个作用。

传感器和变送器转换出来的是一个标准电量，是电信号，我们的PLC是不能直接接收电信号的，那么就需要一个转换，也就是AD转换，将模拟量转换成数字量。 在我们PLC这边，AD转换器其实就是一个模拟量的输入模块，而DA转换器就是模拟量的输出模块。

而对于模拟量输出，我们是做模拟量控制变频器速度，从而控制电机速度；或者是模拟量控制伺服力矩和速度控制；又或者是模拟量控制比例阀的开度控制等。

接着再说一下常用的模拟量信号，也就是电压、电流。常用的电压范围：0~10V，-10~+10V，0~5V，-5V~+5V，其中最常用的是0~10V的电压信号。常用的电流范围：0~20mA，4~20mA，-20mA~+20mA，其中最常用的是4~20mA的电流信号。

我们在做模拟量控制的时候，模拟量的转换是很重要的。比如说0~10V的电压信号，从实际量程转换成模拟量，然后模拟量转换成数字量，最后是数字量转换成量程进行输出，不管这样的过程其实是可以进行简化的。

简化之后，是如下图的对应关系：

我们可以得出这样一个公式：

（数字量上限-数字量下限）/（量程上限-量程下限）=（数字量值-数字量下限）/（量程值-量程下限）

如下图所示，有了这样的公式，我们进行模拟量换算的时候就非常方便啦~

接着我们来了解一下模拟量使用场合包括哪些呢？这个分为模拟量输入和模拟量输出，模拟量输入可用于温度、压力、流量等，而模拟量输出可以用于控制阀门的开度，用于控制变频器的频率等等。

在数据采集系统中，传感器的输出大部分为模拟信号(电压、电流)，而计算机只能接收数字量。为此，需要在传感器与PLC之间进行模／数转换，以便将模拟电压信号转换成PLC能识别的二进制数字信号。因此A／D转换器是数据采集系统的重要环节，它直接关系到测量的准确度、分辨率和转换速度。

什么是准确度？

准确度是指测量结果与被测量真实值之间一致的程度。测量仪器的准确度是指测量仪器给出接近于真实值得相应的能力。准确度是一个定性概念，而无定量表达，测量误差绝对值大，准确度越低，但是准确度不等于误差。

什么是分辨率？

分辨率是指单位数字量变化引起模拟量输出变化值，通常定义为满量程电压与最小输出电源分类值之比。分辨率显然与数字量的二进制位数有关，一般分辨率用下面表达式来表示：分别率=1/（2X次方-1）

什么是转换速度？

完成一次A/D转换的时间，称为转换速度。不同的模块它的转换速度也不一样。FX2N-2AD：转换时间为2.5ms/通道

FX2N-4AD：普通模式：15ms/通道。高速模式：6ms/通道

FX2N-4AD-PT：4通道15ms

在三菱PLC的特殊模块中，设置了专门用于PLC与模块进行信息交换的缓冲器，称为BFM缓冲区，BFM缓冲有用于读的缓冲器，有用于专门写的缓冲器。PLC需要对模块缓冲区的数据进行读写，需要使用到“FROM”和“TO”这两个指令。

M1：表示模块所在位置

M2：模块里面的BFM缓冲器编号

D.：存储数据存储地址

n ：传送点数

以上为模拟量的一些基础知识，要编写模拟量程序得了解这些知识才能更好地进行程序编写。了解之后，那么下面以一个例子为例，来看看模拟量程序的编写。

【例】现有一个水塔，当水位高于4米的时候，水泵停止抽水，当水位低于1米的时候，水泵开始启动进行抽水。

以上例子中使用的是FX2N-4AD模块，程序中对BFM对应内容不清楚的，可以查看一下FX2N-4AD模块BFM缓冲器分配，如下图。

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