模擬量輸入輸出講解

1、實(shí)用文檔對輸入、輸出模擬量的PLC編程的探討及編程實(shí)例解析對于初學(xué)PLC編程的人來說，模擬量輸入、輸出模塊的編程要比用位變量進(jìn)行一般的程 序控制難的多，因?yàn)樗粌H僅是程序編程，而且還涉及到模擬量的轉(zhuǎn)換公式推導(dǎo)與使用的問 題。不同的傳感變送器，通過不同的模擬量輸入輸出模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換公式是不一樣 的，如果選用的轉(zhuǎn)換公式不對，編出的程序肯定是錯(cuò)誤的。比如有3個(gè)溫度傳感變送器：(1)、測溫范圍為0-200，變送器輸出信號為420ma(2)、測溫范圍為0-200，變送器輸出信號為。5V(3)、測溫范圍為一100500，變送器輸出信號為420ma(1)和(2)二個(gè)溫度傳感變送器，測溫范圍一樣，但輸出

2、信號不同，(1)和(3)傳感變送器輸出信號一樣，但測溫范圍不同，這3個(gè)傳感變送器既使選用相同的模擬量 輸入模塊，其轉(zhuǎn)換公式也是各不相同。一、轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)下面選用S7-200的模擬量輸入輸出模塊EM235勺參數(shù)為依據(jù)對上述的3個(gè)溫度傳感 器進(jìn)行轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)：對于(1)和(3)傳感變送器所用的模塊，其模擬量輸入設(shè)置為。20ma電流信號,20ma 對應(yīng)數(shù)子量=32000, 4 ma對應(yīng)數(shù)字量=6400;對于(2)傳感變送器用的模塊，其模擬量輸入設(shè)置為。5V電壓信號，5V對應(yīng)數(shù)字量 =32000, 0V對應(yīng)數(shù)字量=0;這3種傳感變送器的轉(zhuǎn)換公式該如何推導(dǎo)的呢？這要借助與數(shù)學(xué)知識幫助，請見下圖：CD

3、ffaiT/AIW 關(guān)系圈心潢嘉器TfAl W年(1) It感器測洼T-200。時(shí)，輸出電？ S 1-2 Oma,模塊轉(zhuǎn)換數(shù)宇量AIW-32000：測溫T-中.時(shí)，輸出電流l=4ma,模塊轉(zhuǎn)換A1W=64O0hT與俎評的關(guān)系曲線如上在圖所示，根據(jù)三角形相說 定理可Sb LABM-LCDMJ故可列1 一二（1-1） 由CD DMA八二200 CD 二 T 衣 Bl=320006400DM=AKEA0400 帶入（VI）式，可得；+八八八（/夕頁764。）= 200x（2-1） Q（32000-6400）C2)恃感器測溫1=200。時(shí)，輸出電壓V=5Vf模塊轉(zhuǎn)換數(shù)齊JX堀編門g!出時(shí)，輸出電壓赳H

4、模塊轉(zhuǎn)換數(shù)宇 AIW-O. T與AtW的關(guān)系曲繞如上中圖所示，根據(jù)三鞭JM巨似定理可眼AW-ACDO 4故可列二 （1-2） 由圖5Di *CD DOJB=200CD 二 Tn BM=32OOO DITAI八帝人（1 2）式，可得.4了二加。址竺蘭 式，可得二 60Qy二 4oo）,10 0”（32000-6400）三兒 J，二）上面推導(dǎo)出的（2-1 ）、（2-2 ）、（2-3 ）三式就是對應(yīng)（1）、（2）、（3）三種溫度傳感變送 器經(jīng)過模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再換算為被測量的轉(zhuǎn)換公式。編程者依據(jù)正確的轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行編程，就會獲得滿意的效果。二、變送器與模塊的連接通常輸出420ma電流信號的傳感變送器

5、，對外輸出只有十、-二根連線，它需要外 接24V電源電壓才能工作，如將它的+、-二根連線分別與24V電源的正負(fù)極相連，在被測 量正常變化范圍內(nèi)，此回路將產(chǎn)生420ma電流，見下左圖。下右圖粉色虛線框內(nèi)為 EM235模塊第一路模擬輸入的框圖，它有3個(gè)輸入端，其A+與A-為A/D轉(zhuǎn)換器的+ 輸 入端，RA與A-之間并接250Q標(biāo)準(zhǔn)電阻。A/D轉(zhuǎn)換器是正邏輯電路，它的輸入是。5V電 壓信號，A-為公共端，與PLC的24V電源的負(fù)極相連。文案大全那么24V電源、傳感變送器、模塊的輸入口三者應(yīng)如何連接才是正確的？正確的連線是這樣的：將左圖電源負(fù)極與傳感器輸出的負(fù)極連線斷開，將電源的負(fù)極接模塊的A-端，將

6、傳感器輸出負(fù)極接RA端，RA端與A+端并接一起，這樣由傳感器負(fù) 極輸出的420ma電流由RA流入250Q標(biāo)準(zhǔn)電阻產(chǎn)生。5V電壓并加 在A+與A輸入 端。切記：不可從左圖的24V正極處斷開，去接模塊的信號輸入端，如這樣連接，模塊是不 會正常工作的。對第(2)種電壓輸出的傳感變送器，模塊的輸入應(yīng)設(shè)置為。5V電壓模式，連線時(shí)，變 送器輸出只連A+、A-，RA端空懸即可。三、按轉(zhuǎn)換公式編程：根據(jù)轉(zhuǎn)換后變量的精度要求，對轉(zhuǎn)換公式編程有二種形式：1、整數(shù)運(yùn)算，2、實(shí)數(shù)運(yùn) 算。請見下面梯形圖：(A)、整數(shù)運(yùn)算的梯形圖：幗場1 要費(fèi)運(yùn)算惚從彼愛談取的數(shù)字地靖)-八M10Q.送量大量程值運(yùn)置結(jié)果憒測量顯呆區(qū)該梯

7、形圖是第（1 ）種溫度傳感變送器（測溫：0-200，輸出：420ma按公式（21 ）以整數(shù)運(yùn)算編寫的轉(zhuǎn)換程序，它可作為一個(gè)子程序進(jìn)行調(diào)用。（B）實(shí)數(shù)運(yùn)算的梯形圖：該梯形圖是對一個(gè)真空壓力變送器（量程：。O.IMpa,輸出：420ma按 公式（2- 1 ）以實(shí)數(shù)運(yùn)算編寫的轉(zhuǎn)換程序，可作為一個(gè)子程序進(jìn)行調(diào)用。四、編程實(shí)例及解析某設(shè)備裝有4種傳感器：1、真空壓力傳感器，量程為：OO.IMpa ；輸出給PLC的信號為420ma。 2、蒸汽壓力傳感器，量程為：0LOMpa ；輸出給PLC的信號為420ma。 3、溫度傳感器，量程為：0-200度；輸出給PLC的信號為420ma。4、電機(jī)轉(zhuǎn)速，量程為：。5

8、0轉(zhuǎn)/秒；輸出給PLC的信號為420ma。該設(shè)備用蒸汽對其罐體加熱，并對溫度要求按設(shè)定的溫度值進(jìn)行溫度控制?？刂品绞讲捎米詣?dòng)調(diào)整電動(dòng)閥開門角度的大小來改變加熱管道的蒸汽的流量。電動(dòng)閥的控制 信號為420ma,即輸入4ma時(shí)，電動(dòng)閥關(guān)門，輸入20ma時(shí)，電動(dòng)閥門全開。為此選用了含有4路模擬輸入和一路模擬輸出的模塊EM235其4路模擬量輸入信號皆設(shè)定為。20ma電流輸入模式，一路模擬量輸出信號設(shè)定為420m電流輸出模式要求用觸摸屏顯示這4種信號的時(shí)時(shí)狀態(tài)值，并在觸摸屏上設(shè)置控制的溫度參數(shù)，傳給 PLC使PLC按此值進(jìn)行溫度控制。由于本文重點(diǎn)是講述有關(guān)模擬量的輸入與輸出的編程設(shè)計(jì)，對觸摸屏的編程設(shè)計(jì)

9、不予講述，只提供觸摸屏與PLC的通訊變量：VD0 :為真空壓力顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。VD4 :為蒸汽壓力值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。VW8 :為蒸汽溫度值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。VW10 :為電機(jī)轉(zhuǎn)速值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。VW12 :設(shè)定溫度值區(qū)，由觸摸屏傳送給PLC.一、硬件電路的配置：（一）、硬件設(shè)置 除上述4種傳感器外，選用：1、S7-200PLC 一臺，型號為：CPU222 CN 。2、選用EM235模擬量輸入模塊一塊（輸入設(shè)置：020 ma工作模式；輸出設(shè)置：4 20ma。3、變頻器一臺，型號為PI8100，由PLC控制啟停，手動(dòng)調(diào)速。4、西門子觸摸屏一塊

10、。型號：Smart 700硬件電路圖-MOV開機(jī)捌辱功?。簁度夏空壓力寰送第夏票案械出壓九H窒壓力、電機(jī)轉(zhuǎn)ifnonciKon諸周控制方式：腐汽加沁我水冷轄點(diǎn)匕3 口二J-ZJIj（二）、對傳感器輸出的420ma轉(zhuǎn)換為顯示量程的公式推導(dǎo)：EM235模擬量輸入輸出模塊，當(dāng)輸入信號為20ma時(shí),對應(yīng)的數(shù)字量=32000，故： 輸入=4ma時(shí)，對應(yīng)的數(shù)字量=6400，對應(yīng)顯示量程值=0。輸入20ma時(shí)，對應(yīng)的數(shù)字量 =32000，對應(yīng)顯示量程值最大值二Hm，其輸出量與模塊的數(shù)字量的變化關(guān)系曲線如圖一所示:整理得DEABDE = R C 皿仍.御 oo） 制（32000,J一逗是一個(gè)通式，將4個(gè)參魏的

11、最犬值帶入式中,可得以下4個(gè)公式h真空壓力轉(zhuǎn)換公式=0.1 XU/八-640Q)(32000 - 6400)單位,MPa42、蒸汽壓力特?fù)Q公式;單位：MFa I蒸汽溫度轉(zhuǎn)換公式；單位：度44 電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換公式；心吧（32000-64 00J觸這4個(gè)轉(zhuǎn)換公式，前二種為實(shí)數(shù)運(yùn)算，后二種為整數(shù)運(yùn)算，為簡化程序，自定義二個(gè)功能塊分別用于 實(shí)數(shù)與整數(shù)運(yùn)算，而每個(gè)功能塊在程序運(yùn)行中又都調(diào)用二次，分別計(jì)算不同的物理量。為此功能塊設(shè)有二個(gè)數(shù)字輸入與一個(gè)計(jì)算結(jié)果輸出三個(gè)口，以適用于多次調(diào)用去計(jì)算不同物理量的值。請見下面編程：（三）、實(shí)數(shù)運(yùn)算功能塊（SBR_。）：（四）、整數(shù)運(yùn)算功能快（SBR）：網(wǎng)瑞1將祠入星琴

12、轉(zhuǎn)鞘力可sr力同m2室教運(yùn)宣|VW100：AM6（ WZ104：最大量相曾溫度2003 V112中間運(yùn)It數(shù) VW106：求出的量相值SM00SUB.DIENENOVD200- INIOUT -VD212.6400.112goncjkorjygoucjkong（五）、將模塊的數(shù)字量，按對應(yīng)公式轉(zhuǎn)換為量程顯示值的編程樹第1t”t ncjkonyM1.0回絡(luò)2如MBCHh將紳叫（真變壓力偏）杼舉力銅RGB WD1W，將京壓力最大值（ 01）-NP1O4.運(yùn)算與果一八。0（其生壓，二一:三）運(yùn)結(jié)果曲和（L MB060J0M80-1 IICE4屈力值.MB0）蕤勢力實(shí)數(shù)fS-WDIOO.將蒸汽壓力爆大

13、值（1G -WD104.運(yùn)凝結(jié)果fVD4（曇紿VD45fsENAfV/2- SHIn SHI_ot VD410-SHZJnMl 0($)1Rffi 4WMeO.2將AIW4（熱汽灌度值）qVWIOO.將度最大值W/104運(yùn)篁絡(luò)AVW8（區(qū)汽溫度值顯示區(qū)）運(yùn)結(jié)果送入VW8 二. 一 .MB0I甸2AIV/4-ZHE1 n ZHE一dW8200-ZHE2jncjongkoncj5|加M803,格AiW6（電機(jī)轉(zhuǎn)速）4VW100,將電機(jī)R建給大值WW104運(yùn)結(jié)累-WWW（電機(jī)轉(zhuǎn)謔值皇系區(qū)）MBO蹙數(shù)運(yùn)一阿珞I6AJW8-ZHELn ZHEotf-VWW 5oJag2 wMIO ( s ) 1gong

14、KongTgorjcjk ony分析以上梯形圖可知，該程序編寫的特點(diǎn)：1選用自定義功能塊編寫轉(zhuǎn)換公式的子程序，2對多個(gè)轉(zhuǎn)換變量的調(diào)用采用每個(gè)掃描周期對MB0加1的依次 循環(huán)調(diào)用的方 式，這樣的編程處理會使編寫的程序，簡短易讀易懂。（六）、對模擬量輸出的編程處理對罐體溫度控制是采用漸近比較的控制方式進(jìn)行編程。設(shè)計(jì)思路是這樣的：當(dāng)罐體的溫度 低于設(shè)定溫度10度時(shí)，控制加熱蒸汽的電動(dòng)閥門全打開，當(dāng)罐體的溫度低于設(shè)定溫度7度時(shí)， 電動(dòng)閥門打開3/4，當(dāng)罐體的溫度低于設(shè)定溫 度4度時(shí)，電動(dòng)閥門打開1/2，當(dāng)罐體的溫度低于 設(shè)定溫度2度時(shí)，電動(dòng)閥門打開1/4，當(dāng)罐體的溫度低于設(shè)定溫度1度時(shí)，電動(dòng)閥門打開1

15、/8， 當(dāng)罐體的溫度=設(shè)定溫度時(shí)，電動(dòng)閥門關(guān)閉。電動(dòng)閥門的控制信號為42加玄即輸入4時(shí)，閥關(guān)0b當(dāng)輸入208時(shí)$同門全打開-如設(shè)電動(dòng)閥門全開時(shí)門打開度4廁閥門打開度. （3-1） *-16即；Iy=4ina 時(shí),U = f 全關(guān) 1lE=20maBj.U=l【全開）+1溫度借感變送器朗被測溫度與輸出電流的關(guān)系武拘167八十刁莎”爐滬溫度轉(zhuǎn)換公式舟宓三2刃吩6400一（32000-6400）（2-1）式冥可變換對：ai阪二1筋tzx十石4。 gongkong將I式帶入（他兀島一4 +呼理人士巴C32000 - 6400）0-3）彳將此式轉(zhuǎn)換淘匕粹&3式帶入式，B “甥AIWx= （32000-6

16、、00） a-nMOL1.0 I r： JuCO f C-J1/（2-1a）式為溫度與數(shù)字量的關(guān)系式，用它可將設(shè)定溫度值轉(zhuǎn) 換為對應(yīng)的數(shù)字量。如設(shè)定溫度Tz=120度，帶入（2-1a）,可得對應(yīng)數(shù)字量AIW=21760 （3-5 ）式為數(shù)字量與電動(dòng)閥門打開度a的關(guān)系式,，可用它輸 送給模塊不同的數(shù)字量，來改變模塊的模擬量輸出值，進(jìn)而達(dá)到 改變電動(dòng)閥門的打開角度。女口： a=1代入（3-5）可得：AIWx=32000將32000送入給 模塊的AQW0,模塊的模擬量輸出將產(chǎn)生20ma電流輸入 給電動(dòng)閥的信號輸入端，使閥門全 打開。a =1/2 代入（35 ）式可得：AIWx=19200 將 192

17、00 送 入給模塊的AQW0,模塊的模擬量輸出將產(chǎn)生12ma電流 輸入給電動(dòng)閥的信號輸入端，使閥門打開1/2。下面是利用漸近比較法進(jìn)行溫度控制的梯形圖：程序解釋見網(wǎng)絡(luò)上的說向謝11YW12；設(shè)走濕JgA yy/5jo：力控制盍il度對應(yīng)Ift字魚f公鼠力:砂4X 12B T滬 6400IVW52氓賤I度姑量（W5Gj 實(shí)Ml度度如.1回）Q0.01SU6J ENENOIM1OUTIN2$VW5Q-xUV/4 -VW5213AVW52C） 1290 （ iQfItS） - AQfWA320 （打開 AQWQ. 13200 （屈門打 JFW4） 當(dāng) V52 ： 512v，吒蔓AOW0-192002

18、刊閾門損棄n當(dāng)vy/琢打g度蓬），asyo i救（M闞門打開1再】VWS?ihoENO32000-DUTAQWDVW52W5225t12S0D-MOV/ENENO,N口VW5236WINOUT-AQV/OVwA2NOVJWNEhOMOO-OUT -AOWORK 14當(dāng)拎水電昭躅T開對電動(dòng)斜金開.M0V_WEN ENO32000-OUT -AQWOgongkong回貉15當(dāng)蓼和電碗閥與冷水電融閥都夬閉時(shí)時(shí)，電動(dòng)閥門關(guān).Q0.0IM0V_WEN EMO6A00- H OUT -AOWO程序中的Qo.o為蒸汽電磁閥的輸出信號。QO.O=1即蒸汽電磁閥打開，注入蒸汽加 熱，程序?qū)摅w內(nèi)的溫度進(jìn)行控制。Q0.1為冷水電磁閥的輸出信號。QO.1=1即冷水發(fā)打開，注入冷水進(jìn)行降溫，此時(shí)電動(dòng)閥門全開，加速降溫，程序?qū)禍?不做控制處理。（七）、PLC輸入輸出的控制編程輸入有3個(gè)按鈕：分別控制變頻器、蒸汽電磁閥、水冷電磁閥的通電與關(guān)斷：1、啟動(dòng)按鈕接PLC的I0.0，控制變頻器的啟動(dòng)與停止，輸出口為Q0.3。2、蒸汽電