S7300模擬量采集

1、寧 波 技 師 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 課題名稱 S7-300PLC模擬量采集 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 寧波技師學(xué)院電氣技術(shù)系二零零一二年 五 月摘要模擬量是指變量在一定范圍連續(xù)變化的量也就是在一定范圍（定義域）內(nèi)可以取任意值。數(shù)字量是分立量不是連續(xù)變化量只能取幾個分立值二進(jìn)制數(shù)字變量只能取兩個值變送器是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號的轉(zhuǎn)換器。至于有時候與傳感器通用是因為現(xiàn)代的多數(shù)傳感器的輸出信號已經(jīng)是通用的控制器可以接收的信號，此信號可以不經(jīng)過變送器的轉(zhuǎn)換直接為控制器所識別。所以，傳統(tǒng)意義上的“變送器”意義應(yīng)該是：“把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為可以被控制器或者測量儀表所

2、接受標(biāo)準(zhǔn)信號的儀器”。在自控中：信號源->傳感器->變送器->運算器控制器->執(zhí)行機(jī)構(gòu)->控制輸出。在時間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量稱為模擬量，一般模擬量輸入輸出分別用AI/AO表示。模擬量指控制系統(tǒng)量的大小是一個在一定范圍內(nèi)變化的連續(xù)數(shù)值，比如溫度，從0-100度，壓力從0-10MPA，液位從1-5米，電動閥門的開度從0-100%，等等，這些量都是模擬量。 輸出的量為模擬量即為“模擬量輸出”。最常用的地方是電子技術(shù)領(lǐng)域，比如DA轉(zhuǎn)換輸出的即為模擬電流/電壓（連續(xù)變化的電流/電壓），模擬整流電路輸出的也是模擬量。從數(shù)學(xué)角度，如果物理某在t時刻輸出量a(t)呈a(t

3、)=F(t)的連續(xù)函數(shù)關(guān)系，則輸出量為模擬量。 這次試驗壓力的測試，水流的高度。關(guān)鍵字：模擬量、壓力、水流目 錄1引 言12 總體設(shè)計23 模擬量輸入32.1 模擬量輸入模塊32.2 模擬量輸入?？斓慕泳€方式32.3量程卡的設(shè)置52.4輸入模塊設(shè)置64 軟件設(shè)計84.1AI系統(tǒng)84.1 AI程序10致謝11參考文獻(xiàn)121 引 言模擬量輸入/輸出量程轉(zhuǎn)換的概念是實際的工程量，如壓力、溫度、流量等要采用各種類型傳感器進(jìn)行測量。傳感器將標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流、溫度或流量信號供PLC采集，PLC的模擬量輸入模塊將該電壓、電流、溫度、流量信號等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。在PLC程序內(nèi)部要對相應(yīng)的信號進(jìn)行比較、運算時，

4、常需將該信號轉(zhuǎn)換為實際的物理值。而經(jīng)程序運算后得到的結(jié)果先要轉(zhuǎn)換成與實際工程對應(yīng)的浮點數(shù)，再經(jīng)模擬量輸出模版轉(zhuǎn)換成電壓、電流、信號去控制現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這樣就需要在程序中調(diào)用功能塊完成量程轉(zhuǎn)換。比如這個工程，調(diào)試的是一個流量調(diào)節(jié)回路中，流量變送器輸出2-2-MA DC信號到SM331模擬輸入模塊，模塊將該信號轉(zhuǎn)換成浮點數(shù)，然后在程序中調(diào)用FC105將該值轉(zhuǎn)換成工程量，我們就可以監(jiān)視實際工程中的流量值了。2 總體設(shè)計 模擬量AI采用SM311模塊是8x12Bit（8通道12位）對應(yīng)貨號是6ES7 331-7KF02-OABO，在模數(shù)轉(zhuǎn)化上利用傳感器或變送器的，電壓或電流取出的值，到AI模塊上進(jìn)行

5、轉(zhuǎn)換，然后把值傳給西門子的CPU進(jìn)行處理，從而檢測控制傳感器的值，如圖2-1圖2-1本課題完成一下功能要求：1.對變送器進(jìn)行取值，并進(jìn)行控制2.對模數(shù)功能塊FC105進(jìn)行調(diào)用3.對AI模塊進(jìn)行設(shè)置4.對AI量程塊進(jìn)行選擇3 模擬量輸入2.1 模擬量輸入模塊模擬量輸入用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻，用來實現(xiàn)PLC與模擬量過程信號的連接。模擬量輸入模塊如圖2-1所示，將從過程發(fā)送來的模擬信號轉(zhuǎn)換成供PLC內(nèi)部處理用的數(shù)字信號。本次工程用的是SM311輸入模塊如圖2-1所示。該模塊具有如下特點：分辨率為9到15位+符號位（用于不同的轉(zhuǎn)換時間），可設(shè)置不同的測量范圍。通過量程模塊可以機(jī)

6、械調(diào)整電流/電壓的基本測量范圍。用PG上的STEP 7硬件組態(tài)工具可進(jìn)行微調(diào)。模塊把診斷和超限中斷發(fā)送到可編程控制器的CPU中。模塊向CPU發(fā)送詳細(xì)的診斷信息。 圖2-12.2 模擬量輸入模快的接線方式兩線制電流和四線制電流都只有兩根信號線，它們之間的主要區(qū)別在于：兩線制電流的兩根信號線既要給傳感器或者變送器供電，又要提供電流信號;而四線制電流的兩根信號線只提供電流信號。因此，通常提供兩線制電流信號的傳感器或者變送器是無源的;而提供四線制電流信號的傳感器或者變送器是有源的，因此，當(dāng)PLC的模板輸入通道設(shè)定為連接四線制傳感器時，PLC只從模板通道的端子上采集模擬信號，如圖2-3，而當(dāng)PLC的模板

7、輸入通道設(shè)定為連接二線制傳感器時，如圖2-2，PLC的模擬輸入模板的通道上還要向外輸出一個直流24V的電源，以驅(qū)動兩線制傳感器工作。圖2-2兩限制傳感器接線圖2-3四限制傳感器接線傳感器型號：1、兩線制(本身需要供給24vDC電源的，輸出信號為4-20MA，電流)即+接24vdc,負(fù)輸出4-20mA電流。2、四線制(有自己的供電電源，一般是220vac ，信號線輸出+為4-20ma正，-為4-20ma負(fù)。PLC：(以2正、3負(fù)為例)1、兩線制時正極2輸出24VDC電壓，3接收電流)，所以遇到兩線制傳感器時，一種接法是2接傳感器正，3接傳感器負(fù);跳線為兩線制電流信號。二種接法是2懸空，3接傳感器

8、的負(fù)，同時傳感器正要接柜內(nèi)24vdc;跳線為兩線制電流信號。(以2正、3負(fù)為例)2、四線制時正極2是接收電流，3是負(fù)極。(四線制好處是傳感器負(fù)極信號與柜內(nèi)M為不同電平時不會影響精度很大，因為是傳感器本身電流的回路)遇到四線制傳感器時，一種方法是2接傳感器正，3接傳感器負(fù)，plc跳線為4線制電流?！皞鞲衅髡cplc的3相連，2懸空，跳線為兩線制電流?！贝藯l在四線制和二線制傳感器均適用，大家可以自己試驗，好用的頂起來。(以2正、3負(fù)為例)3、四線制傳感器與plc兩線制跳線接法：信號線負(fù)與柜內(nèi)M線相連。將傳感器正與plc的3相連，2懸空，跳線為兩線制電流。(以2正、3負(fù)為例)4、電壓信號：2接傳感器

9、正，3接傳感器負(fù)，plc跳線為電壓信號。2.3量程卡的設(shè)置量程卡 在模板的左側(cè)裝有量程卡，允許的設(shè)置為“A”，“B”，“C”和“D”，分別適用于不同的測量的類型和范圍。在安裝模板前必須正確地設(shè)置它。沒有量程卡的模擬量模板具有適應(yīng)電壓和電流測量的不同接線端子，這樣，通過正確地連接有關(guān)端子可以設(shè)置測量的類型。關(guān)于設(shè)置不同的測量類型及測量范圍的簡要說明印在模板上。對于這個工程，水位的測量采用的是二線制變送器，所以選擇“D”，如圖2-4所示。圖2-42.4輸入模塊設(shè)置在“硬件”界面下設(shè)置好機(jī)架后，雙擊輸入模塊“ATBx12bit”，如下圖：雙擊輸入模塊后會彈出一個執(zhí)行框，點擊“地址”后，將開始地址改為

10、“256”如下圖：改完地址后，再點擊“輸入”，將“測量型號”中點擊“2DMU”設(shè)置傳感器的類型。（本次用的是兩線的變送器）。如下圖：4 軟件設(shè)計4.1AI系統(tǒng) 建立一個西門子硬件模塊在添加好電源和CPU后，在配置文件中選擇AI模塊如圖4-1 圖4-1在添加完成時在硬件系統(tǒng)中會出現(xiàn)此模塊如圖4-2 圖4-2在此操作成功后雙擊進(jìn)行選擇，設(shè)置對話框點輸入。如圖4-3圖4-3在選擇完成后點確定，就可以了，然后就是程序編寫。4.1 AI程序在S7-300中AI模塊的程序已經(jīng)，廠方已經(jīng)寫好，只要進(jìn)行功能模塊的調(diào)用就好了，調(diào)用方法 如圖4-4圖4-4在圖4-4的下對話框下找到FC105功能塊，如圖4-5圖4

11、-5IN：使能端。HI_LIM：高線。L0_LIM：低線。BIPOLAR：極性。RET_VAL：報錯存入。OUT：輸出的值（液位）致謝本人的課題報告一直是在指導(dǎo)老師章小通的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。章老師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，為人和藹可親。并且在整個學(xué)習(xí)過程中，章老師不斷對我得到的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的課題學(xué)習(xí)能夠深入地進(jìn)行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。在此表示誠摯的感謝和由衷的敬意。同時,也要感謝學(xué)校給予我這個深造的平臺，濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境！在此，我還要感謝在一起共同學(xué)習(xí)的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至設(shè)計的順利完成。特別感謝教我們的陳老師，對本課題做了不少工作，給予我不少的幫助。論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！謝謝參考文獻(xiàn)【1】西門子（中國）有限公司,SimaticStep7程序設(shè)計編程手冊【2】程周，可編程序控制器