模拟量输入输出讲解.docx

对输入、输出模拟量得PLC编程得探讨及编程实例解析

　对于初学PLＣ编程得人来说,模拟量输入、输出模块得编程要比用位变量进行一般得程序控制难得多，因为它不仅仅就就是程序编程，而且还涉及到模拟量得转换公式推导与使用得问题。不同得传感变送器，通过不同得模拟量输入输出模块进行转换,其转换公式就就是不一样得,如果选用得转换公式不对,编出得程序肯定就就是错误得。比如有3个温度传感变送器：
(１)、测温范围为 0~2０0 　,变送器输出信号为4~２0ma
(２)、测温范围为 0～200 ,变送器输出信号为0～5V
(3)、测温范围为 －100 ~5００ ,变送器输出信号为４～2０ma
(1）与(2）二个温度传感变送器,测温范围一样，但输出信号不同，(１)与(3)传感变送器输出信号一样,但测温范围不同,这３个传感变送器既使选用相同得模拟量输入模块,其转换公式也就就是各不相同。
　　　一、转换公式得推导
下面选用S7-200得模拟量输入输出模块EＭ235得参数为依据对上述得3个温度传感器进行转换公式得推导:
对于(1)与（3)传感变送器所用得模块,其模拟量输入设置为０～2０ma电流信号 ,2０mａ
对应数子量=３2000,4 ma对应数字量=6400；
对于(2)传感变送器用得模块,其模拟量输入设置为０～５V电压信号,5V对应数字量=32000,0Ｖ对应数字量=０;
这3种传感変送器得转换公式该如何推导得呢？这要借助与数学知识帮助,请见下图:

　　上面推导出得（2－1）、(2－2)、（2-３)三式就就就是对应(1)、（2）、(３）三种温度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量得转换公式。编程者依据正确得转换公式进行编程,就会获得满意得效果。
　　 二、变送器与模块得连接
　　 　通常输出4~20ｍａ电流信号得传感变送器,对外输出只有　+、- 二根连线，它需要外接24V电源电压才能工作,如将它得＋、- 二根连线分别与24Ｖ电源得正负极相连,在被测量正常变化范围内，此回路将产生4~２０mａ电流,见下左图。下右图粉色虚线框内为EM２35 模块第一路模拟输入得框图,它有３个输入端,其A＋与Ａ－为Ａ/D转换器得+　- 输入端，ＲＡ与Ａ-之间并接25０Ω标准电阻。A/D转换器就就是正逻辑电路,它得输入就就是0～5Ｖ电压信号,A-为公共端,与ＰＬC得24V电源得负极相连。 　

那么24V电源、传感变送器、模块得输入口三者应如何连接才就就是正确得?正确得连线就就是这样得:将左图电源负极与传感器输出得负极连线断开,将电源得负极接模块得Ａ-端,将传感器输出负极接RＡ端,RＡ端与Ａ+端并接一起,这样由传感器负极输出得4~2０mａ电流由RA流入２50Ω标准电阻产生0～５V 电压并加在A＋与A-输入端。
切记:不可从左图得24V正极处断开,去接模块得信号输入端,如这样连接,模块就就是不会正常工作得。
对第(２)种电压输出得传感変送器,模块得输入应设置为０~5Ｖ电压模式,连线时，变送器输出只连A+、A-,RA端空悬即可。
三、按转换公式编程:
　　 根据转换后变量得精度要求,对转换公式编程有二种形式:1、整数运算,2、实数运算。
请见下面梯形图：
（A）、整数运算得梯形图:

　 该梯形图就就是第(1)种 温度传感变送器(测温:０~2０0 ,输出:４～20ma)按公式（２-１）以整数运算编写得转换程序,它可作为一个子程序进行调用。
(B)实数运算得梯形图:

　 　该梯形图就就是对一个真空压力变送器(量程:0～0、1Mpa,输出：4~2０ｍａ)按公式(２-1)以实数运算编写得转换程序,可作为一个子程序进行调用。

　　 　 　　 　四、编程实例及解析

某设备装有4种传感器:　
1、真空压力传感器,量程为:0~0、1Mpa;输出给PＬC得信号为4~20mａ。 ﻫ２、蒸汽压力传感器,量程为：0~1、０Mpａ;输出给PLC得信号为4~2０mａ。
3、温度传感器，量程为：0～200 度;输出给PLC得信号为4~２0ma。
4、电机转速，量程为:0~5０转/秒；输出给ＰLC得信号为4～2０ma。
该设备用蒸汽对其罐体加热,并对温度要求按设定得温度值进行温度控制。控制方式采用自动调整电动阀开门角度得大小来改变加热管道得蒸汽得流量。电动阀得控制信号为4～２０ma,即输入4ma时,电动阀关门,输入20ｍa时，电动阀门全开。
为此选用了含有4路模拟输入与一路模拟输出得模块EＭ235。其4路模拟量输入信号皆设定为0～20ma电流输入模式,一路模拟量输出信号设定为4～2０ｍａ电流输出模式。ﻫ　　 要求用触摸屏显示这4种信号得时时状态值,并在触摸屏上设置控制得温度参数，传给PLＣ使PＬＣ按此值进行温度控制。由于本文重点就就是讲述有关模拟量得输入与输出得编程设计,对触摸屏得编程设计不予讲述,只提供触摸屏与PＬＣ得通讯变量:
　VＤ０:为真空压力显示区,由ＰLC传送给触摸屏。
ＶD４:为蒸汽压力值显示区,由PＬＣ传送给触摸屏。
VW8:为蒸汽温度值显示区,由PLC传送给触摸屏。
VW1０：为电机转速值显示区,由PＬC传送给触摸屏。
VW１2:设定温度值区，由触摸屏传送给ＰLC、
一、硬件电路得配置:
　　　 　(一)、硬件设置
除上述4种传感器外,选用:
1、S7-2００PLC一台,型号为：CPU2２2　CＮ 。ﻫ２、选用ＥM2３５模拟量输入模块一块(输入设置:０～20 ma工作模式;输出设置：
４~20mａ)。
3、变频器一台,型号为PI８1０0,由ＰＬC控制启停,手动调速。ﻫ4、西门子触摸屏一块。型号:Ｓmａｒｔ 700 ﻫ
硬件电路图

(二)、对传感器输出得4～2０ma转换为显示量程得公式推导:
EM2３5模拟量输入输出模块,当输入信号为20mａ时,对应得数字量=3２000,故:
输入=4ma时，对应得数字量=6400,对应显示量程值＝０。 输入2０ma时,对应得数字量
=３2000,对应显示量程值最大值=Ｈｍ，其输出量与模块得数字量得变化关系曲线如图一所
示：

　　这4个转换公式,前二种为实数运算,后二种为整数运算,为简化程序,自定义二个功能块分别用于实数与整数运算，而每个功能块在程序运行中又都调用二次,分别计算不同得物理量。为此功能块设有二个数字输入与一个计算结果输出三个口,以适用于多次调用去计算不同物理量得值。请见下面编程:
  （三)、实数运算功能块(SＢＲ_０)：

       (四)、整数运算功能快(SBＲ_1): 

(五)、将模块得数字量，按对应公式转换为量程显示值得编程

分析以上梯形图可知,该程序编写得特点:１、选用自定义功能块编写转换公式得子程序,2、对多个转换变量得调用采用每个扫描周期对MB0加１得依次循环调用得方式,这样得编程处理会使编写得程序,简短易读易懂。
(六)、对模拟量输出得编程处理
对罐体温度控制就就是采用渐近比较得控制方式进行编程。设计思路就就是这样得：
当罐体得温度低于设定温度1０度时,控制加热蒸汽得电动阀门全打开,当罐体得温度低于设定温度7度时，电动阀门打开3/4,当罐体得温度低于设定温度４度时,电动阀门打开1／2，当罐体得温度低于设定温度２度时,电动阀门打开1/4,当罐体得温度低于设定温度１度时,电动阀门打开１/8,当罐体得温度=设定温度时,电动阀门关闭。

(2-1ａ)式为温度与数字量得关系式,用它可将设定温度值转换为对应得数字量。如
设定温度Tz=120度,带入（2－1a),可得对应数字量AIＷ=２17６0
(３-5)式为数字量与电动阀门打开度α得关系式,可用它输送给模块不同得数字量,来改变模块得模拟量输出值,进而达到改变电动阀门得打开角度。
如:α=１代入(３－5)可得：AIWx＝３2000　 将３2０00送入给模块得ＡＱW0, 模块得模拟量输出将产生20ｍａ电流输入给电动阀得信号输入端,使阀门全打开。
α=1／２代入（3-5）式可得:AIWx=19200 将１9200送入给模块得AQW０， 模块得模拟量输出将产生12mａ电流输入给电动阀得信号输入端，使阀门打开1/2。
　下面就就是利用渐近比较法进行温度控制得梯形图:程序解释见网络上得说明 　

程序中得Ｑ0、0为蒸汽电磁阀得输出信号。Q0、0=1即蒸汽电磁阀打开,注入蒸汽加热,程序将对罐体内得温度进行控制。Q0、1 为冷水电磁阀得输出信号。Ｑ０、1=1即冷水发打开，注入冷水进行降温,此时电动阀门全开,加速降温，程序对降温不做控制处理。

（　　七)、PLC输入输出得控制编程
输入有3个按钮:分别控制变频器、蒸汽电磁阀、水冷电磁阀得通电与关断:
１、启动按钮接PＬＣ得I0、0,控制变频器得启动与停止,输出口为Q0、3。
2、蒸汽电磁阀控按钮，控制蒸汽电磁阀得打开与关闭,输出口为 Ｑ0、０
3、冷水电磁阀按钮,控制冷水电磁阀得打开与关闭,输出口为　Q0、１
　　控制方式选用一个按钮控制启停,用ＲS触发器指令编程。Ｑ0、０与Q0、1　互锁，即只容许一个电磁阀打开,如蒸汽阀打开时,按水阀控制按钮,水阀不能打开,只有先关断气阀后再按水阀,水阀才能打开。见下面梯形图:

　　 本文到此结束,望大家分析探讨,有不对之处请给于指正。谢谢大家！