第五章 FP1的特殊功能及高级模块 第一节 FP1的特殊功能.

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1 第五章 FP1的特殊功能及高级模块 第一节 FP1的特殊功能

2 一、脉冲输出 FP1的输出端Y7可输出一路脉冲信号，最大频率范围为45Hz ~ 5kHz。这一功能只有晶体管输出方式的PLC才具有，且需配合脉冲输出控制指令F164(SPD0)使用。 图5-1 脉冲输出进行位置控制示意图

3 二、高速计数功能（HSC） 在FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲。 最高计数频率：10kHz；
计数范围： K ~ K ； 输入模式：加计数、减计数、可逆计数、两相输入； 此外，每种模式又分为有复位输入和无复位输入两种情况，输入计数不受扫描周期影响，处理过程中响应时间不延时。

4 1.占用的输入端子 HSC需占用FP1输入端子X0、X1和X2。其中X0和X1作为脉冲输入端，X2作为复位端，可由外部复位开关通过X2使HSC复位。 2. 输入模式及设置 HSC的四种输入模式中，前三种为单相输入，最后一种为两相输入。如图5-2所示。 1) 加计数模式 2) 减计数模式 3) 加/减计数模式 4) 两相输入方式

5 图5-2 四种计数模式的脉冲波形示意图

6 3．与HSC相关的寄存器 表5-1 系统寄存器No.400控制字说明 设定值 功 能 输入模式 X0 X1 X2 H1 双相输入 －
功 能 输入模式 X0 X1 X2 H1 双相输入 － 双相输入方式 H2 复位 H3 加计数 加计数方式 H4 H5 减计数 减计数方式 H6 H7 加/减计数方式 H8 H0 HSC功能未用 不工作(默认模式)

7 4．高速计数功能指令 1) 高速计数器的控制指令 [ F0 MV, S, DT9052 ]：高速计数器控制指令。
该指令功能是将S中的控制字数据写入DT9052中，DT9052的低四位作为高速计数器控制用。

8 2) 高速计数器经过值的读写指令 [ F1 DMV, S, DT9044 ]：存储高速计数器经过值。将(S+1, S)中高速计数器的经过值写入DT9045、DT9044中。 [ F1 DMV, DT9044, D ]：调出高速计数器经过值。是将DT9045、DT9044中的经过值读出拷贝到(D+1, D)中。 3) 高速计数器输出置位复位指令 [ F162 HC0S, S, Yn ]：高速计数器的输出置位指令。 [ F163 HC0R, S, Yn ]：高速计数器的输出复位指令。

9 4) 速度和位置控制指令 [ F164 SPD0, S ]：速度及位置控制。该指令配合高速计数器和Y7的脉冲输出可以实现速度和位置控制。 a) 脉冲工作方式 b) 波形工作方式 5) 凸轮控制指令 [ F165 CAM0, S ]：凸轮控制。当高速计数器的经过值和参数表中设定的目标值相一致时，接通或断开参数表中指定的输出继电器。

10 三、可调输入延时滤波 图5-4 输入信号延时滤波示意图
图5-4 输入信号延时滤波示意图 图中，t1为干扰脉冲，小于延时时间Δt，因此不响应；t2、t4分别为机械开关接通和断开时的抖动时间，由图可见，经过延时，避开了输入信号的抖动部分，直接在稳定导通区间t3进行输入状态的采集和响应。

11 系统寄存器No.404 ~ 407用于预先存放设置的时间常数，与输入端的对应关系为： No.404：设定X0 ~ X1F的时间常数。
FP1的延迟时间可以根据需要，在1 ~ 128ms之间进行调节。延时时间的设定是通过软件，在对应的系统寄存器中设置时间常数来实现，时间常数和延时时间的对应关系如下表： 表5-2 时间常数与对应延时时间关系 系统寄存器No.404 ~ 407用于预先存放设置的时间常数，与输入端的对应关系为： No.404：设定X0 ~ X1F的时间常数。 No.405：设定X20 ~ X3F的时间常数。 No.406：设定X40 ~ X5F的时间常数。 No.407：设定X60 ~ X6F的时间常数。 时间常数(BCD码) 1 2 3 4 5 6 7 延时时间(ms) 8 16 32 64 128

12 四、输入窄脉冲捕捉 图5-5 脉冲捕捉示意图 一个窄脉冲在第n个扫描周期的I/O刷新后到来，若无捕捉功能，此脉冲将会被漏掉；有了捕捉功能，PLC内部电路将此脉冲一直延时到下一个(第n+1个)扫描周期的I/O刷新结束，这样PLC就能响应此脉冲。

13 只有输入端X0 ~ X7共8个输入端可以设成具有脉冲捕捉功能的输入端，这可以通过对系统寄存器No
只有输入端X0 ~ X7共8个输入端可以设成具有脉冲捕捉功能的输入端，这可以通过对系统寄存器No.402的设置来实现。输入端子与系统寄存器No.402的位对应关系如下所示： 输入端X0 ~ X7分别与No.402的低8位对应，当某位设置为1时，则该位对应的输入端就具有脉冲捕捉功能；设置为0时，对应的输入端仍是普通的输入端。

14 高速计数器→脉冲捕捉→中断→输入延时滤波
五、特殊功能占用输入端优先权排队 大多数特殊功能均需占用PLC的I/O点，当多种功能同时使用时，对I/O的占用须按一定顺序进行优先权排队。 FP1特殊功能优先权排队从高到低依次为： 高速计数器→脉冲捕捉→中断→输入延时滤波 六、其他功能 FP1还有一些其它的特殊控制功能，如强制置位/复位控制功能、口令保护功能、固定扫描时间设定功能和时钟日历控制功能等

15 第五章 FP1的特殊功能及高级模块 第二节 FP1的高级模块

16 一、A/D转换模块 1. 占用通道及编程方法 A/D转换单元4个模拟输入通道占用输入端子分别为：
CH0：WX9(X90 ~ X9F) CH1：WX10(X100 ~ X10F) CH2：WX11(X110 ~ X11F) CH3：WX12(X120 ~ X12F) PLC每个扫描周期对各通道采样一次，并进行模数转换，转换的结果分别存放在输入通道(WX9 ~ WX12)中。 A/D转换的编程可用指令F0实现，如 [ F0 MV, WX9, DT0 ] 。执行这一指令后，CH0输入的模拟信号经A/D转换变成数字信号后送入WX9，并由F0指令读出保存到DT0中。其它通道也可仿照此格式进行编程。 注意：FP1对A/D模块读取数据，每个扫描周期只进行一次。

17 2. A/D的技术参数 项目 说明 模拟输入点数 4通道/单元(CH0 ~ CH3) 模拟输入范围 电压 0 ~ 5V和0 ~ 10V 电流
0 ~ 20mA 分辨率 1/1000 总精度 满量程的±1% 响应时间 2.5ms/通道 输入阻抗 不小于1兆欧(0 ~ 5V和0 ~ 10V范围内) 250欧姆(0 ~ 20mA) 绝对输入范围 +7.5V(0 ~ 5V)、+15V(0 ~ 10V) +30mA(0 ~ 20mA) 数字输出范围 K0 ~ K1000(H0 ~ H03E8) 绝缘方式 光耦合：端子与内部电路之间 无绝缘：通道间 连接方式 端子板(M3.5螺丝)

18 图5-6 A/D转换单元的输入输出特性

19 3. A/D转换单元的面板布置及接线方法 图5-7 A/D单元的面板布置图 扩展槽(右侧)
连接到FP1的D/A转换单元或I/O LINK单元 通道0到通道3的端子说明： V：模拟电压输入端子 I：模拟电流输入端子 C：公共端子 F.G.：框架接地端子 电源端子 通道3 电压范围选择端子 通道0 通道1 通道2 DIN导轨安装杆 扩展槽(左侧) 连接到FP1的控制单元或扩展单元 电源指示灯 图5-7 A/D单元的面板布置图

20 图5-8 电压输入接线方式 图5-9 电流输入接线方式
屏蔽线 输入设备 图5-8 电压输入接线方式 图5-9 电流输入接线方式

21 4. 应用举例 当需对某信号进行监测，要求超限报警。这时可将该信号输入到A/D，并用段比较指令将输入信号与上、下限进行比较。程序如图5-10所示。 图5-10 A/D模块信号监控举例 若将A/D模块输入范围选在0 ~ 10V(即将RANGE短接)，并将需监测的信号输入CH0，则执行该程序后可实现下面功能：设输入信号上限为3.6V，即对应A/D内部十进制数为K360；输入信号下限为3.4V，对应A/D内部十进制数为K340。当输入信号在3.4V ~ 3.6V之间时则R900B常闭触点断开，故Y0→OFF，报警灯不亮。若信号超出此范围则R900B常闭触点接通，故Y0→ON，报警灯亮，从而实现对信号的监测。

22 二、D/A转换模块 1. 占用通道及编程方法 FP1可扩展两个D/A模块，可用开关设定其单元号，即No.0和No.1；每个D/A模块有两个输出通道，即CH0和CH1。 当开关置于左边时，该模块设为No.0，其I/O通道分配如下： CH0：WY9(Y90 ~ Y9F) CH1：WY10(Y100 ~ Y10F) 当开关置于右边时，该模块设为No.1，其I/O通道分配如下： CH0：WY11(Y110 ~ Y11F) CH1：WY12(Y120 ~ Y12F) D/A转换的编程也可用指令F0实现，如 [ F0 MV, DT0, WY9 ] 。执行这一指令后，将DT0的内容经WY9送往D/A转换器，并将转换好的模拟信号经No.0的CH0通道输出。其它通道也可仿照此格式进行编程。 注意：FP1对D/A模块写入数据，每个扫描周期只进行一次。

23 2. D/A的技术参数 项目 说明 模拟输出点数 2通道/单元(CH0 ~ CH1) 模拟输出范围 电压 0 ~ 5V和0 ~ 10V 电流
0 ~ 20mA 分辨率 1/1000 总精度 满量程的±1% 响应时间 2.5ms/通道 输出阻抗 不大于0.5欧姆(电压输出端) 最大输出电流 20mA(电压输出端) 允许负载电阻 0 ~ 500欧姆(电流输出端) 数字输出范围 K0 ~ K1000(H0 ~ H03E8) 绝缘方式 光耦合：端子与内部电路之间 无绝缘：通道间 连接方式 端子板(M3.5螺丝)

24 图5-11 D/A转换单元的输入输出特性

25 3. D/A转换单元的面板布置及接线方法 图5-12 D/A转换单元的面板布置图 扩展槽(右侧)
连接到FP1的智能单元(A/D或D/A转换单元) 或I/O LINK单元 通道0和通道1的端子说明： V+,V-：模拟电压输出端子 RANGE：电压范围选择端子 I+,I-：模拟电流输出端子 电源端子 通道0 通道1 DIN导轨安装杆 扩展槽(左侧) 连接到FP1的控制单元或扩展单元 电源指示灯 单元号 选择开关 图5-12 D/A转换单元的面板布置图

26 图5-13 电压输出接线方式 图5-14 电流输出接线方式
0 ~ 5V 负载设备 屏蔽线 5 ~ 10V 10 ~ 20mA 图5-13 电压输出接线方式 图5-14 电流输出接线方式

27 4. 应用举例 三个模拟量信号分别从A/D模块的CH0 ~ CH2输入，求平均值，再由D/A模块No.1的CH1通道输出。梯形图如图5-15所示。 图5-15 A/D和D/A模块应用举例

28 第五章 FP1的特殊功能及高级模块 第三节 FP1的通讯功能

29 集散式控制系统的关键技术之一是系统的通信和互联。松下电工提供了6种(C-NET，F-Link，P-Link，H-Link，W-Link，FP以太网)功能强大的网络形式，同时提供了若干种与相应的网络连接方式有关的通信链接单元，适合于各种工业自动化网络的不同需要。

30 一、通讯的有关基本概念 1. 并行通信与串行通信 2. 同步通信与异步通信 3. 波特率 4. 单工、双工通信方式 1) 单工通信
2) 半双工通信(Half Duplex) 3) 全双工通信(Full Duplex)

31 二、FP1的通讯接口 FP1系列PLC进行数据交换时常采用RS232C、RS422、RS485三种串行通信接口，相关的链接单元也有三种，均为串行通信方式。 I/O LINK单元是用于FP1和FP3/FP5等大中型PLC之间进行I/O信息交换的接口(1个RS485接口和2个扩展插座)； C-NET适配器是RS485 − RS422/RS232C信号转换器(1个RS485、1个RS422、1个RS232C接口)，用于PLC与计算机之间的数据通讯； S1型C-NET适配器是RS485 − RS422信号转换器(1个RS485、1个RS422接口)，用于C-NET适配器和FP1控制单元之间的通讯。

32 1．RS232C通信接口 RS232C所采用的电路是单端接收电路，数据传输速率最高为20kbps，电缆最长为15m。 2．RS422通信接口 RS422标准规定的电气接口是差分平衡式的，能在较长的距离内明显地提高传输速率，例如，1200m的距离，速率可以达到100kbps，而在12m等较短的距离内则可提高到10Mbps。 3．RS485通信接口 RS485实际上是RS422的简化变型 ，RS485分时使用一对信号线发送或接收。可以高速远距离传送，传输距离可达1200m，传输速率达10Mbps 。

33 三、通讯方式 1．FP1与计算机(PC)之间的通讯
一般地，一台计算机与一台FP1之间的通讯称1:1方式，一台计算机与多台FP1之间的通讯称1:N方式。 有两种方法可以实现一台计算机与一台FP1之间的通讯。一种方法是直接通过FP1的RS232口与PC进行串行通讯。另一种方法可经RS232/RS422适配器用编程电缆同PC进行通讯。

34 图5-17 直接通过RS232口进行串行通讯 图5-18 通过适配器进行通讯
FP1控制单元 RS232C端口 计算机 RS422/232C适配器 编程工具插座(RS422端口) RS422 RS232C 图5-17 直接通过RS232口进行串行通讯 图5-18 通过适配器进行通讯

35 C-NET 适配器 标准型 S1型 FP1 控制单元 条码判读器 计算机 最多可连接32台FP1 图 :N通讯方式

36 2．FP1与FP3/5的通讯 图5-20 FP1与FP3/5的通讯 主站 FP3或FP5 从站 从单元 主单元 FP1 控制单元
FP1 I/O LINK单元 终端板 终端单元 双绞线 图5-20 FP1与FP3/5的通讯

37 3．FP1和外围设备之间的通信 FP1的相关外围设备有：智能终端I.O.P.，条形码判读器、EPROM写入器和打印机等。这些外围设备均设有RS232串行通信口，可以方便地实现与FP1的通信。

38 四、专用通信协议MEWTOCOL FP1采用松下电工公司专用通信协议 − MEWTOCOL。该协议共分为两个部分：
通信协议是通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程。它是FP系列PLC网络设计的基础。 FP1采用松下电工公司专用通信协议 − MEWTOCOL。该协议共分为两个部分： MEWTOCOL-COM：计算机与PLC之间的命令通信协议； MEWTOCOL-DATA：PLC与PLC之间及PLC与计算机之间的数据传输协议。 MEWTOCOL-DATA协议用于分散型工业局域网H-LINK、P-LINK、W-LINK及ETLAN中PLC与PLC之间及PLC与计算机间的数据传输。

39 第五章结束 哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院 电气技术教研室 2003年3月24日