PLC模拟量数字量转换梯形图举例说明.pdf

第 1 页 共 11 页 矩形矩形 N80 系列小型系列小型 PLC 的模拟量量程换算说明的模拟量量程换算说明 目录目录 第一部分：各个 PLC 型号的量程2 （一） 集成模拟量的一体化主机：.2 （二） 扩展模块：.3 选择无符号数时的量程-3 选择有符号数时的量程-4 第二部分：物理量（工程量）和数字量的转换计算.6 AD/DA 转换的万能计算公式.6 例子 1：已知传感器物理量，求对应的 PLC 的数字值7 例子 2：已知 PLC 数字量，求对应的传感器的物理量9 第三部分：矩形 PLC 模拟量扩展模块一览表：- 11 第 2 页 共 11 页 第一部分：各个第一部分：各个 PLC 型号的量程型号的量程 N80 系列小型 PLC，其模拟量输入寄存器从 30001 开始，为 16 位，有主机一 体化集成的模拟量处理通道，也有模拟量扩展模块，而这两种模拟量处理，它们 的内部电路存在差异，因此，进行量程转换时略有不同，分别介绍如下： （一）集成模拟量的一体化主机：（一）集成模拟量的一体化主机： 型号包括 M21mad、M22mad、M39Mad、M44mad，其模拟量输入处理电路 量程， 是出厂时硬件固定好的， 标准配置固定为电流 020mA （或是电压 010V） ， 用户不能更改量程，固定对应于用户不能更改量程，固定对应于 065535。 但也可以接 420mA 的传感器（因为 420mA 也在 020mA 范围之内），因 此，实际上 4-20mA 的测量电路，跟 020mA 是同一个电路，两种情况测量结果 相同，比如，此时 4-20mA 的 4mA，对应的还是 13107，而不是 0。 一体化主机的一体化主机的 020mA 或或 420mA 量程计算：量程计算： 每 1mA 对应的数值为：（65535-0）/（20-0）=3276.75 若若已知电流已知电流 I，求对应的，求对应的 3xxxx 数值数值 N 为：N = I 3276.75 反过来，已知已知 3xxxx 的数值的数值 N，可求其对应电流，可求其对应电流：I = N / 3276.75 a.PLC 寄存器数值跟对应的传感器电流关系，如下表所示：寄存器数值跟对应的传感器电流关系，如下表所示： PLC 寄存器 3xxxx 数值 接入传感器 020mA 接入传感器 420mA 00/ 1310744 2621488 327671010 393211212 524281616 655352020 b.PLC 寄存器数值跟对应的传感器电压关系，如下表所示：寄存器数值跟对应的传感器电压关系，如下表所示： PLC 寄存器 3xxxx 数值 接入传感器 010V 接入传感器 15V 00/ 655311 1310722 2621444 3276755 393216/ 524288/ 6553510/ 第 3 页 共 11 页 （二）扩展模块：（二）扩展模块： 扩展模块，其硬件内置了 020mA、420mA、有/无符号数等四种不同的量 程选择，用户可以通过拨码开关进行选择拨码开关进行选择，以 8 路模拟量电流输入模块 E8AD1 为例，其对应关系如下，其他型号请参考产品手册： SW1SW2SW3SW4E8AD1 工作范围 onoffoffoff020mA（无符号数） onoffoffon020mA（有符号数） ononoffoff420mA（无符号数） ononoffon420mA（有符号数） 1)无符号数时的处理无符号数时的处理 当拨码开关选择为无符号数值（即 SW4 为 off）时，PLC 寄存器 3xxxx 中的 数值为无符号数，16 位寄存器的值范围为 065535。 a.当拨码开关为当拨码开关为 020mA 量程时的计算：量程时的计算： 此时，0mA 对应于 3xxxx 的数值 0，20mA 对应 65535，则 每 1mA 对应的数值为：（65535-0）/（20-0）=3276.75 若若已知电流已知电流 I，求对应的，求对应的 3xxxx 数值数值 N 为：N = I 3276.75 反过来，已知已知 3xxxx 的数值的数值 N，可求其对应电流，可求其对应电流：I = N / 3276.75 当拨码开关为 “PLC寄存器 3xxxx 数值为无符号数， 量程为 020mA传感器” ， 其对应关系如下表所示： PLC 寄存器 3xxxx 数值 N 拨码开关为 020mA （无符号数） 00 131074 262148 3276710 3932112 5242816 6553520 第 4 页 共 11 页 b.当拨码开关为当拨码开关为 420mA 量程时的计算：量程时的计算： 与模拟量一体主机不同，当扩展模块的拨码开关打到 420mA 时，其内部的 硬件测量电路也跟着变化，此时，4mA 对应于 3xxxx 的 0，20mA 对应于 65535， 则每 1mA 对应的数值为 ：（655350） /（204）mA =4096 则某某 I 电流对应的电流对应的 3xxxx 数值数值 N 为：N =（I4）4096 反过来，已知 3xxxx 的数值 N，可求其对应电流：I = N / 4096 + 4 我们可得到扩展模块档位为“无符号数、4-20mA”时的对应表格，如下所示： PLC 寄存器 3xxxx 数值 N 拨码开关为 420mA （无符号数） 04 40965 81926 2457610 3276712 4096014 6553520 2)有符号数时的处理有符号数时的处理 当拨码开关选择为有符号数值（即 SW4 为 on）时，PLC 寄存器 3xxxx 的数 值就为带符号数，此时，寄存器寄存器 3xxxx 的值范围为的值范围为32768 32767，而传感器是，而传感器是 0/420mA，对应于正数部分，对应于正数部分 032767。 传感器量程也有两种情况，不带负数的量程，如 020mA、420mA、15V、 010V 等（矩形 PLC 大部分模拟量模块都只支持这种不带负数的量程输入）， 也有带负数的量程，如10V、20V 等（矩形 PLC 的 E6Mad2 扩展模块支持带 负数的量程）。 a.当拨码开关为当拨码开关为 020mA 时的计算：时的计算： 此时，0mA 对应于 3xxxx 的数值 0，20mA 对应 32767，则 每 1mA 对应的数值为：（32767-0）/（20-0）=1638.35 若已知电流若已知电流 I，求对应的，求对应的 3xxxx 数值数值 N 为：N =I*1638.35 反过来，已知已知 3xxxx 的数值的数值 N，可求其对应电流，可求其对应电流：I = N/1638.35 第 5 页 共 11 页 我们可得到扩展模块档位为“有符号数、4-20mA”时的对应表格，如下所示： PLC 寄存器 3xxxx 数值 拨码开关为 020mA （有符号数） 00 16381 65534 131078 1638410 1965912 2621216 3276720 b.当拨码开关为当拨码开关为 420mA 时的计算：时的计算： 与集成模拟量的主机不同，当扩展模块的拨码开关打到 420mA 时，其内部 的硬件电路也跟着变化，此时，4mA 对应于 3xxxx 的 0，20mA 对应于 32767， 则每 1mA 对应的数值为 ：（327670） /（204）mA =2048 若已知电流若已知电流 I，求对应的，求对应的 3xxxx 数值数值 N 为：N =（I4）*2048 反过来，已知已知 3xxxx 的数值的数值 N，可求其对应电流，可求其对应电流：I = N/2048 + 4 我们可得到扩展模块档位为“有符号数、4-20mA”时的对应表格，如下所示： PLC 寄存器 3xxxx 数值 拨码开关为 420mA （有符号数） 04 20485 40966 1228010 1638412 2048014 3276720 3)特例：支持特例：支持10V输入的扩展模块输入的扩展模块E6Mad2 扩展模块 E6Mad2 支持10V 输入，因为使用较少，这里不做介绍，如需要 使用这个型号，可联系矩形科技索取相关资料。 第 6 页 共 11 页 第二部分：物理量（工程量）和数字量的转换计算第二部分：物理量（工程量）和数字量的转换计算 物理量（工程量）现场测量的对象，如温度、压力、流量、重量、长度、 角度等，由各种传感器测量，如温度 50 度，压力 10Mpa，流量 20 升等。 标准电信号传感器或者变送器输出的是标准的电信号，比如 0-10V、 4-20mA 等 PLC 数字量各种模拟量经过 PLC 的 AD 电路转换后，会生成一个数值， 供用户编程使用，如 13909、7900、54792 等等 AD/DA 转换的万能公式转换的万能公式 已知：已知： 物理量量程范围物理量量程范围 A 最小最小 A 最大最大 （如温度传感器10 80， 压力 01.6Mpa） 电信号量程范围电信号量程范围 E 最小最小 E 最大最大（如 420mA，010V） 数字量量程范围数字量量程范围 D 最小最小 D 最大最大（如 065535，0 32767） 若任意一点的物理量为若任意一点的物理量为 Ax，电信号为，电信号为 Ex，数字量为，数字量为 Dx。 则，对应关系表如下所示： 物理量 A最小电信号 E最小数字量 D最小 任意点 Ax任意点 Ex任意点 Dx 物理量 A最大电信号 E最大数字量 D最大 因 PLC 的 AD 转换电路是一个线性转换，因此，物理量 A（最大最小）/ 数字 量 D（最大最小）是一个固定比率（线性斜率），我们把任意点的物理量和数 字量的值代入最大位置或者最小位置，得到一个万能公式万能公式： 注：公式中的计算，应该是同类型相减，如物理量减物理量，数字量减数字量，而各个位置 是最小对应最小，最大对应最大。 公式中，物理量 A 最大最小、数字量 D 最大最小都是已知值，我们要计算 的是物理量 Ax、数字量 DX，下面举例说明。 第 7 页 共 11 页 例子 1：比如，已知物理量的值，求例子 1：比如，已知物理量的值，求 PLC 对应的数字值？对应的数字值？ 例子：角度传感器输入例子：角度传感器输入 PLC，测量量程为角度，测量量程为角度10 +10，420mA 电电 流输入。已知此时传感器流输入。已知此时传感器 Ax = 2.5，求对应的，求对应的 PLC 数字量的值数字量的值 Dx? （使（使 用的 PLC 的型号是 N80-M44Mad-AC）用的 PLC 的型号是 N80-M44Mad-AC） 确定万能公式中的已知数值确定万能公式中的已知数值。 即在公式中， 已知物理量 A 最大=10， A 最小= 10，而在第一部分，我们知道 N80-M44Mad-AC 的数字量为 D 最大=65535，D 最小=0。把这些已知值，代入公式： 我们把值代入公式中，得到以下结果： 因为第一个和第三个、这两个等式算起来比较简单，我们用这个公式算，即： ，从而得到 上述计算式的梯形图 上述计算式的梯形图 已知：Ax= 2.5 是触摸屏或者组态软件传给 PLC 的浮点数值，假设存放在 PLC 的 40998、40999 寄存器中。在状态页可以看到 40998 的值，格式是“浮点数（标准）”。 1)第一步，把整数全部化成浮点数：第一步，把整数全部化成浮点数：因为2.5 是浮点数，而矩形 PLC 的计算指 令只能同类型相加，因此，必须用“IF”指令，把算式中的把算式中的 65535、10、20 都化成浮点 数 都化成浮点 数。 第 8 页 共 11 页 2)第二步，进行浮点数的加减乘除：第二步，进行浮点数的加减乘除：按照计算公式，先用2.5（49184） +10， 然后再65535， 再除以 20， 得到结果 40102 （浮点数格式） ， 再用 F-I 指令， 把 40102 转化成整形，得到 24575。 即即2.5，对应的，对应的 PLC 的数字量就是的数字量就是 24575。 验证：验证：我们在触摸屏中输入物理量：传感器角度“5”，得到对应的 PLC 数字量结果为 49151，与我们手算的结果一致，说明程序计算得正确。 第 9 页 共 11 页 例子例子 2 2：已知已知 PLC 中对应的数字值，求对应的物理量大小？中对应的数字值，求对应的物理量大小？ 比如当前温度是多少？压力是多少比如当前温度是多少？压力是多少 Mpa？用户在组态软件或者触摸屏中显示。？用户在组态软件或者触摸屏中显示。 条件：PLC 型号是扩展模块 E8AD2，传感器是远程压力表：0 1.6Mpa，电 信号 010V 电压输入。现在已知 条件：PLC 型号是扩展模块 E8AD2，传感器是远程压力表：0 1.6Mpa，电 信号 010V 电压输入。现在已知 PLC 的数字量值为的数字量值为 Dx = 12345，求对应的压力 大小 ，求对应的压力 大小 Ax？ 第一步第一步：确定万能公式中的已知数值确定万能公式中的已知数值。找到万能公式，把已知的物 理量 A 最大=1.6Mpa，A 最小=0Mpa，而 E8AD2 的拨码开关打到 010V 有符 号数 有符 号数的档位，我们从第一部分各个 PLC 型号的量程中知道，E8AD2 选 择有符号数时，010V 对应着 PLC 的 032767。 即数字量 D 最大=32767，D 最小=0。把这些已知值，代入公式： 用后面的等式比较简单，我们得到如下公式： 计算过程的梯形图示例 计算过程的梯形图示例 已知：Dx 是我们已知的 PLC 数字量值 12345，存放在 PLC 的 40200 寄存器中。 在状态页可以看到 40200 的值，格式是“十进制”的 12345。而远程压力表量程 1.6Mpa，是浮点数格式。 1)第一步，把整数全部转化成浮点数：第一步，把整数全部转化成浮点数：因为算式中，有 1.6 是浮点数，而矩 形 PLC 的计算指令只能同类型相加， 因此， 必须用 “IF” 指令