三菱 模拟量模块 FX0N-3A 调试及使用

三菱plc如何用模拟量来控制变频器目前，在工业控制中，越来越多地采用变频器来实现交流电机的调速。

二菱PLC与三菱变频器性能稳定、性价比高且调试易上手，二者的配合使用已在运动控制系统中广泛应用。

变频器调速控制一般采用通过变频器的控制面板或端子进行运行参数的设置。

目前，变频器运行频率的没定方案应用较普遍的一是通过电位器来调节，二是通过控制PLC设定运行参数，然后通过D/A转换模块输出模拟信号(DC 0～10 V或4～20 mA)控制变频器输出频率。

1 三菱PLC控制变频器的控制方法1.1 利用PLC的开关量信号控制变频器PLC(MR型或MT型)的输出点、COM点直接与变频器的STF(正转启动)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、输入端SG等端口分别相连。

PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。

缺点：因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。

1.2 利用PLC及模块输出模拟量信号控制变频器三菱Fx1N型、FX2N型PLC主机，配置l路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的Fx2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等控制变频器转速控制。

此控制方法，PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。

工业控制中使用较为普遍。

缺点：在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。

使用中应注意通讯线不能过长。

1.3 PLC采用RS-485通讯方法控制变频器利用PLC与RS-485通讯控制变频器的应用是较为广泛的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。

此控制方法硬件简单、造价最低，其抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。

可控制32台变频器。

FX0N-3A模拟量特殊功能模块一、介绍FX0N-3A模拟特殊功能块有两个输入通道和一个输出通道，输入通道接收模拟信号并将模拟信号转换成数字值；输出通道采用数字值并输出等量模拟信号。

FX0N-3A的最大分辨率为8位。

在输入/输出基础上选择的电压或电流由用户接线方式决定。

FX0N-3A在PLC扩展母线上占用8个I/O点，8个I/O点可以分配给输入或输出。

所有数据传输和参数设置都是通过应用到PLC中的TO/FROM指令，通过FX0N-3A的软件控制调节的。

PLC和FX0N-3A这间的通信由光电耦合器保护。

上位机PLC的状态改变，模块的运行情况如下：1、RUN--STOP：在STOP模式期间，保持RUN运行期间模拟输出通道使用的最后一个操作值。

2、STOP--RUN：一旦上位机PLC切换回到RUN模式，模拟输出就恢复到由程序控制的正常状态的数字值。

3、PLC电源关闭：模拟输出信号停止运行。

三、端子接线模块不允许两个通道有不同的输入特性。

如果电压输入/输出方面出现任何波动或者有过多的电噪音，则要在线路上并上电容器。

A/D OFFSET：输入（模拟量转数字量）偏置校准电位器；A/D GAIN：输入（模拟量转数字量）增益校准电位器；D/A OFFSET：输出（数字量转模拟量）偏置校准电位器；D/A GAIN：输出（数字量转模拟量）增益校准电位器。

BFM16：把主机传送过来的数据存储在这里，准备通过转换后输出控制负载。

BFM17：b0=0时选择模拟输入通道1；b0=1时选择模拟输入通道2；b1=0--1时，起运A/D转换处理；b2=0--1时，起运D/A转换处理。

五、校准1、A/D校准（1）偏置校准1）接线：方法1：（外部输入）电压电流方法2：（整数输入）电压电流2）输入校准程序：3）校准过程：③调节A/D OFFSET电位器，直到数字值1读入D0为止。

注：顺时针旋转电位器为数字值增加，从最小值到最大值需要转18圈。

三菱FX0N-3A的应用及与PLC之间的模拟量输出请在此添加正一、FX ON-3A的特性及规格（一）FX ON-3A特点FX ON-3A可以与FX ON、FX1N、FX2N等系列的可编程控制器相连接，具有以下特点：（1）配备有2路模拟量输入和1路模拟量输出；（2）根据接线方法，模拟量输入可在电压输入或电流输入中进行选择。

当采用电压输入时，输入为DC0～10V、DC0～5V，当采用电流输入时，输入为DC4～20mA，但两路要均为同一特性。

（3）模拟量输出可以为电压输出DC0~10V、DC0~5V，也可以为电流输出DC4～20mA。

（4）分辨率精度为8位。

（5）使用FROM/TO指令与可编程控制器进行数据传输。

（二）规格FX ON-3A的外部尺寸FX ON-3A的应用接线在应用FX ON-3A模拟量输入时，不能将一个通道作为电压输入，而另一个通道作为电流输入，两个通道一定要为同一特性，即要么为电压输入，要么为电流输入，而且对于电流输入，要短接VIN和IIN两个端子。

但对于电流输出，无需短接VOUT和IOUT端子。

（三）使用指标1.模拟量输入2.模拟量输出二、FX ON-3A的应用（一）FROM/TO指令FX ON-3A是一种模拟量输入输出模块，它应用时作为特殊功能模块与可编程控制器相连接。

使用应用指令FROM/TO与可编程控制器进行数据传输。

1.读特殊功能模块（FROM指令）FNC 78FROM16位/32位指令脉冲/连续执行操作数：m1：特殊功能模块号（范围0～7）特殊功能模块应用时是连接在可编程控制器右边的扩展总线上的。

不同系列的可编程控制器可以连接的特殊功能模块的数量是不一样的，这时从最靠近可编程控制器那个模块开始，按NO.0→NO.1→NO.2……的顺序编号。

特殊功能模块号m2：缓冲存储器（BFM）号（范围0～31）特殊功能模块内有32点16位RAM存储器，这叫做缓冲存储器，其内容根据各模块的控制目的而决定。

FX0N-3A模块PID控制及实验设备设计作者：朱文胜山磊来源：《新课程·中旬》2012年第02期目前，高职院校PLC原理及应用课程实训设备，主要训练模块基本是数字量控制，缺乏模拟量控制训练模块，由于实训设备有限，不能满足学生深入学习的欲望，也不能促进他们的全面发展。

对此，我们设计了一种温度PID控制实验设备，现介绍如下所示：一、设计的结构示意图1.压簧固定式热电偶WRET-01型：压簧固定式镍铬——铜镍热电偶通过压簧将热电偶端部与被测物的表面紧贴，以提高测量的可靠性和准确性。

它与显示仪表等配套使用，可直接测量0~400 ℃范围内的温度。

优点：热电偶带有软性延长导线，可以自由弯曲，具有热响应时间小，使用方便等特点。

2.PTC陶瓷发热产品结构：陶瓷加热器是用不锈钢皮做外壳，内有较高绝缘耐火程度的陶瓷内穿上电阻丝，再用机械绞制成型，接通电源，即可使用。

优点：采用陶瓷片加热，不发红光，不燃烧，升温快，遇水不爆裂，温度可保持恒温。

热效率可达90％以上，是传统电热丝加热器的2倍，可以节省30％能源及电费支出。

FX2N-48MR基本单元的输出驱动电加热器给温度槽加温，由热电偶检测温度槽温度的模拟信号经模块进行模数转换后，PLC执行程序，调节温度槽温度保持在+50 ℃。

本设计采用的模拟模块是FX0N-3A特殊功能模块。

FX0N-3A是三菱公司的模拟量输入和输出模块，它提供8位分辨率精度和提供2路模拟量输入（DC 0至10 V或AC 4至20 mA）通道和1路模拟量输出通道（DC 0至10 V或DC 0至5 V）。

A/D转换时间100 μs，D/A处理速度是TO指令处理时间的3倍。

正因为FX0N-3A模块有较好的性价比，因此广泛应用于各种设备当中。

FX0N-3A特殊功能模块有两个输入通道和一个输出通道，输入通道输入模拟信号并转换为数字信号，输出通道接收数字信号并把它们转换为等量的模拟信号输出。

FX0N-3A运用时，电流输入/输出或电压输入/输出值超过0到10 VDC之间时必须重新调整补偿和增加，模块不容许2个通道输入不同性质输入量。

三菱FX系列PLC功能指令一览表三菱FX系列PLC功能指令的数据格式1．位元件与字元件象X、Y、M、S等只处理ON/OFF信息的软元件称为位元件；而象T、C、D等处理数值的软元件则称为字元件，一个字元件由16位二进制数组成。

位元件可以通过组合使用，4个位元件为一个单元，通用表示方法是由Kn加起始的软元件号组成，n为单元数。

例如K2 M0表示M0～M7组成两个位元件组（K2表示2个单元），它是一个8位数据，M0为最低位。

如果将16位数据传送到不足16位的位元件组合（n<4）时，只传送低位数据，多出的高位数据不传送，32位数据传送也一样。

在作16位数操作时，参与操作的位元件不足16位时，高位的不足部分均作0处理，这意味着只能处理正数（符号位为0），在作32位数处理时也一样。

被组合的元件首位元件可以任意选择，但为避免混乱，建议采用编号以0结尾的元件，如S10，X0，X20等。

2．数据格式在FX系列PLC内部，数据是以二进制（BIN）补码的形式存储，所有的四则运算都使用二进制数。

二进制补码的最高位为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。

FX系列PLC可实现二进制码与BCD码的相互转换。

为更精确地进行运算，可采用浮点数运算。

在FX系列PLC中提供了二进制浮点运算和十进制浮点运算，设有将二进制浮点数与十进制浮点数相互转换的指令。

二进制浮点数采用编号连续的一对数据寄存器表示，例D11和D10组成的32位寄存器中，D10的16位加上D11的低7位共23位为浮点数的尾数，而D11中除最高位的前8位是阶位，最高位是尾数的符号位（0为正，1是负）。

10进制的浮点数也用一对数据寄存器表示，编号小数据寄存器为尾数段，编号大的为指数段，例如使用数据寄存器（D1，D0）时，表示数为10进制浮点数=〔尾数D0〕×10〔指数D1〕其中：D0，D1的最高位是正负符号位。

三菱FX系列PLC功能指令的表示格式早期的PLC大多用于开关量控制，基本指令和步进指令已经能满足控制要求。

三菱FX系列PLC功能指令一览表三菱FX系列PLC功能指令的数据格式1．位元件与字元件象X、Y、M、S等只处理ON/OFF信息的软元件称为位元件；而象T、C、D等处理数值的软元件则称为字元件，一个字元件由16位二进制数组成。

位元件可以通过组合使用，4个位元件为一个单元，通用表示方法是由Kn加起始的软元件号组成，n为单元数。

例如K2 M0表示M0～M7组成两个位元件组（K2表示2个单元），它是一个8位数据，M0为最低位。

如果将16位数据传送到不足16位的位元件组合（n<4）时，只传送低位数据，多出的高位数据不传送，32位数据传送也一样。

在作16位数操作时，参与操作的位元件不足16位时，高位的不足部分均作0处理，这意味着只能处理正数（符号位为0），在作32位数处理时也一样。

被组合的元件首位元件可以任意选择，但为避免混乱，建议采用编号以0结尾的元件，如S10，X0，X20等。

2．数据格式在FX系列PLC内部，数据是以二进制（BIN）补码的形式存储，所有的四则运算都使用二进制数。

二进制补码的最高位为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。

FX系列PLC可实现二进制码与BCD码的相互转换。

为更精确地进行运算，可采用浮点数运算。

在FX系列PLC中提供了二进制浮点运算和十进制浮点运算，设有将二进制浮点数与十进制浮点数相互转换的指令。

二进制浮点数采用编号连续的一对数据寄存器表示，例D11和D10组成的32位寄存器中，D10的16位加上D11的低7位共23位为浮点数的尾数，而D11中除最高位的前8位是阶位，最高位是尾数的符号位（0为正，1是负）。

10进制的浮点数也用一对数据寄存器表示，编号小数据寄存器为尾数段，编号大的为指数段，例如使用数据寄存器（D1，D0）时，表示数为10进制浮点数=〔尾数D0〕×10〔指数D1〕其中：D0，D1的最高位是正负符号位。

三菱FX系列PLC功能指令的表示格式早期的PLC大多用于开关量控制，基本指令和步进指令已经能满足控制要求。

三菱FX2N系列模拟量输入输出模块在水箱控制系统方面的应用......１．概述模拟量输入模块（A/D模块）是把现场连续变化的模拟信号转换成适合PLC内部处理的数字信号。

输入的模拟信号经运算放大器放大后进行A/D转换，再经光电藕合器为PLC 提供一定位数的数字信号。

FX2N系列常用的PLC模拟量输入/输出模块如图所示。

此主题相关图片如下，点击图片看大图：模拟量输出模块（D/A模块）是将PLC处理后的数字信号转换成相应的模拟信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。

模拟信号输出接口一般由光电隔离、D/A转换、信号驱动等环节组成。

2．模拟量输入/输出单元以三菱公司的F2-6A模块为例，来说明模拟量输入输出单元模块的有关情况。

F2-6A是三菱公司F1、F2系列PLC的扩展单元，为8位4通道输入、2通道输出的模拟量输入输出单元模块。

F2-6A模块与F1、F2系列PLC连接示意图如下：此主题相关图片如下，点击图片看大图：3．A/D转换、D/A转换1）模数转换（A/D）模块：将现场仪表输出的（标准）模拟量信号0-10mA、4-20mA、1 -5VDC等转化为计机可以处理的数字信号数模转换（D/A）模块：将计算机内部的数字信号转化为现场仪表可以接收的标准信号4-20mA等。

如：12位数字量（0-4095）→4-20 mA；2047对应的转换结果：12mA。

2）A/D转换（A/D、AI）的作用。

3）D/A转换（D/A、AO）的作用。

4．几种常见模拟量输入/输出模块简介：1）模拟量输入模块FX-4AD。

FX-4AD为4通道12位A/D转换模块，根据外部连接方法及PLC指令，可选择电压输入或电流输入，是一种与F2-6A相比具有高精确度的输入模块。

2）热电偶温度传感器模拟量输入模块FX-4AD-TC。

FX-4AD-TC是4通道热电偶温度传感器模拟量输入模块。

3）模拟量输出模块FX-2DA。

FX-2DA为2通道12位D/A转换模块，每个通道可独立设置电压或电流输出。

模拟量输入输出模块——三菱FX系列的特殊功能模块1（1）模拟量输入输出模块FX0N-3A 该模块具有2路模拟量输入（0～10V 直流或4～20mA直流）通道和1路模拟量输出通道。

其输入通道数字分辨率为8位，A/D的转换时间为100µs，在模拟与数字信号之间采用光电隔离，适用于FX 1N、FX2N、FX2NC子系列，占用8个I/O点。

（2）模拟量输入模块FX2N-2AD 该模块为2路电压输入（0～10V DC，0～5V DC）或电流输入（4～20mA DC），12位高精度分辨率，转换的速度为2.5ms /通道。

这个模块占用8个I/O点，适用于FX1N、FX2N、FX2NC子系列。

（3）模拟量输入模块FX2N-4AD 该模块有4个输入通道，其分辨率为12位。

可选择电流或电压输入，选择通过用户接线来实现。

可选为模拟值范围为±10VDC（分辨率位5mV）或4～20mA、-20～20mA（分辨率位20µA）。

转换的速度最高位6ms/通道。

FX2N-4AD占用8个I/O点。

（4）模拟量输出模块FX2N-2DA 该模块用于将12位的数字量转换成2点模拟输出。

输出的形式可为电压，也可为电流。

其选择取决于接线不同。

电压输出时，两个模拟输出通道输出信号为0～10V DC，0～5V DC；电流输出时为4～2 0mA DC。

分辨率为2.5mV（0～10V DC）和4µA（4～20mA）。

数字到模拟的转换特性可进行调整。

转换速度为4ms/通道。

本模块需占用8个I/O点。

适用于FX 1N、FX2N、FX2N子系列。

（5）模拟量输出模块FX2N-4DA 该模块有4个输出通道。

提供了12位高精度分辨率的数字输入。

转换速度为2.1ms/4通道，使用的通道数变化不会改变转换速度。

其他的性能与FX2N-2DA相似。

（6）模拟量输入模块FX2N-4AD-PT 该模块与PT100型温度传感器匹配，将来自四个箔温度传感器（PT100，3线，100Ω）的输入信号放大，并将数据转换成12位可读数据，存储在主机单元中。

1、概述FX 0N -3A 包含两路输入通道和一路输出通道。

输入通道将外部输入的模拟信号转换成内部的数字信号（A/D 转换），输出通道将内部的数字信号转换成外部的模拟信号（D/A 转换）根据接线不同，可以选择电压信号或电流信号的模拟输入或模拟输出，模拟输入通道或模拟输出通道的可接受范围为DC 0~10V 、DC 0~5V 或DC 4~20mAFX 0N -3A 可以连接到FX 1N 、FX 2N 、FX 1NC 或FX 2NC 系列的可编程控制器（以后称之为PLC ）所有的数据传输和参数设置均通过PLC 程序进行控制与调整2、外形尺寸重量：0.2千克 单位：毫米(英寸)3、规格特性 3.1、通用规格 项 目 内 容模拟电路 DC 24V±10% 90mA （由PLC 内部供电）电源 数字电路DC 5V 30mA （由PLC 内部供电）绝缘承受电压 AC 500V 1分钟（所有端子与外壳之间）绝缘方式 模拟电路、数字电路与PLC 间光耦隔离、主电源AC/DC 转换器隔离模拟量输入输出间绝缘（各通道间不绝缘） 数字位 8位（0~255）（数字值在0以下的固定为0；在255以上的固定为255）模拟范围 DC 0~10V 、DC 0~5V 、DC 4~20mA数字范围 0~250分辨率 40mV （10V/250）、20mV （5V/250）、0.064mA [(20-4)/250 mA]集成精度 ±1%（满量程）适用PLC FX 1N 、FX 2N 、FX 1NC （需要FX 2NC -CNV-IF ）或FX 2NC （需要FX 2NC -CNV-IF ）输入输出 占用点数占用8点PLC 的输入或输出（可算作输入或输出任一方占用）3.2、模拟量输入规格 项 目 电压输入电流输入模拟输入范围DC 0~10V 、DC 0~5V （输入电阻200k Ω） 绝对最大输入：-0.5V~15VDC 4~20mA （输入电阻250Ω） 绝对最大输入：-2mA~60mA输入特性 不可以混合使用电压输入和电流输入两路通道均为同一特性 扫描执行时间（TO 命令处理时间×2）+FROM 命令处理时间输入模拟电压转换数字值: 255×10÷10.2=250输入模拟电流转换数字值: 255×(20–4)÷(20.32–4)=2503.3、模拟量输出规格项 目 电压输入电流输入模拟输入范围 DC 0~10V 、DC 0~5V （负载电阻1k~1M Ω）DC 4~20mA（负载电阻500Ω以下）扫描执行时间 TO 命令处理时间×3输出数字值转换模拟电压值: 255×10÷250=10.2 输出数字值转换模拟电流值: 255×(20–4)÷250+4=20.324、端子配线两路输入通道均为同一特性，不可以混合使用电压输入和电流输入当使用电流输入时，应确保[VIN*]端子和[IIN*]端子短路连接（电压输入时不可短接） 当电压输入或输出存在波动或大量噪声时，应在位置*2处连接0.1~0.47uF 25V DC 的电容5、与PLC的连接FX0N-3A在FX2N-16M□、FX2N-32M□、FX2N-32E□（□=R/S/T）中可以连接2台 FX0N-3A在FX2N-48M□、FX2N-48E□、FX2N-64M□、FX2N-80M□、FX2N-128M□（□=R/S/T）中可以连接3台6、程序设计 6.1、流程控制对基本单元给予被连接的特殊模块选择，模块号码由靠近基本单元开始，以NO.0→NO.1→NO.2……NO.7的顺序继续下去。

三菱PLC模拟量通道的应用程序设计作者：寇舒来源：《中国科技博览》2015年第15期[摘要]本文主要以三菱系列模拟量输入输出模块FX0N-3A为例，介绍了利用该模块D/A 变换实现变频器输出频率连续调整的目的。

同时讲述了该模块的主要性能、接线及程序设计方法等相关内容，具有一定的实际应用意义。

[关键词]PLC，变频器， FX0N-3A，A/D， D/A中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0099-01引言现在的自动化工业控制领域，控制对象越来越多也越来越复杂，除了要求控制大了的开关量信号，还要对大量的连续变化的模拟量信号进行控制，例如温度、压力、电流等。

同时还需要对控制设备进行模拟量的控制如频率等。

于是将A/D 及D/A技术引入PLC系统，使PLC不再局限于逻辑控制范围，能更好的实现对复杂系统的过程控制。

三菱公司设计了许多特殊模块以实现模拟量和数据量的转换工作。

本文以三菱FX系列PLC的模拟量模块FXON一3A为例，讲述了利用模拟量通道实现了变频器输出频率的连续调整。

希望能通过介绍模块的主要性能、接线及程序设计方法，以便大家学会模拟量模块的使用，更好地实现PLC的控制。

1 接线模拟输入和输出的接线原理图分别如图1、2所示。

接线时要注意，使用电流输入时，端子[Vin]与[Iin]应短接。

如果电压输入/输出方面出现较大的电压波动或有过多的电噪声，要在相应图中的位置并联一个约25V，0.1至0.47μF的电容。

2 主要性能FX0N-3A是具有两路输入通道和一路输出通道，最大分辨率为8位的模拟量I/O模块，可以同FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC系列的PLC相连接，占用8个I/O点。

模拟量输入和输出方式均可以选择电压或电流，取决于用户接线方式。

模拟和数字电路之间采用光电耦合器隔离，但模拟通道之间无隔离。

在出厂时，已为0至10V DC 输入/输出选择了0至250范围。