S7-200模拟量输入输出实例

1、对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析 3134人阅读| 4条评论 发布于：2011-12-29 9:03:42 对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的 程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的 问题。不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样 的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。比如有3个温度传感变送器： (1 )、测温范围为 0200 ，变送器输出信号为420ma (2 )、测温范围为 0200 ，变送器输出信号为05V (3 )、测温范围为 100 5

2、00 ，变送器输出信号为420ma (1 )和(2)二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同，(1)和(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的模拟量输入模块， 其转换公式也是各不相同。 一、转换公式的推导 下面选用S7-200的模拟量输入输出模块EM235的参数为依据对上述的3个温度传感器 进行转换公式的推导： 对于(1)和(3)传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为020ma电流信号,20ma 对应数子量=32000 , 4 ma对应数字量=6400 ; 对于(2)传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为05V电压信号，5V对应数字量 =320

3、00 , 0V对应数字量=0; 这3种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请见下图： (【俸E蛊帕附丰杲图 护 AIW 错感器测温T=200时，输出电流I=20m,模块转换数宇童AIW=32000；测淑T列J 时，输的流Mm,模块转換敎字壘AIW400n TAIW的关系曲第如上左團箭示，根 据三角形相似定理可知：ABM* 故可列；=(1-1) 由图知；a CD DM AB=2Q0 CDTs E1F戏000巧4QO6400 带入(11 式，可得；农 呦卄(崔恥-6400)”、 Tx = 200 x (2-1 * (32000-6-100) (2)传感器测温T=200W,输

4、出电压V=5V,模块特换数宇甸总树fig IM时，输出电压摸块转换数宇a AIW=O.系曲线如上中图所示, 根据三坤砸喜冃似是理2AJFO随DO 故可列; AB _ 80 CDDO 妞二 9C0 CE=Tk EM=32000 5喙 (1-2)由图知：4 DHAIWz带入(1-2)式，可得土 *(2-2)屮 传感器测温*5皿时I输出felifi I-20mai模块转换数宁墾AIWW2皿0：测 浬T=-100 输出电磴 血，模块转换数宇重直IWM4血T2 AfW的董系曲续如 上右團所示，很居三角膨相以定理可知：LABMCDM屮 故可列：空二，处 (1-3)由图知；a CD DM AB=530+10

5、0=600 CD= 7； +100 BH=32000600 DM=AIWx-6400 带入(1-S 式, 可亀Q 心*廻上皱 (32000-6400) -100 上面推导出的(2-1 )、(2-2 )、(2-3 )三式就是对应(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的转换公式。编程者依据正确的转换公式进行编 程，就会获得满意的效果。 二、变送器与模块的连接 通常输出420ma电流信号的传感变送器，对外输出只有 +、-二根连线，它需要外接 24V电源电压才能工作，如将它的+、-二根连线分别与24V电源的正负极相连，在被测量 正常变化范围内，此回路将产生42

6、0ma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的框图，它有3个输入端，其 A+与A-为A/D转换器的+ -输入端，RA 与A-之间并接250 Q标准电阻。A/D转换器是正逻辑电路，它的输入是05V电压信号，A- 为公共端，与PLC的24V电源的负极相连。 输入十 Q 乩D转换器2 输入 . .1 那么24V电源、传感变送器、模块的输入口三者应如何连接才是正确的？正确的连线是 这样的：将左图电源负极与传感器输出的负极连线断开，将电源的负极接模块的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的420ma电 流由RA流入250 Q标准电

7、阻产生05V电压并加在A+与A-输入端。 切记：不可从左图的24V正极处断开，去接模块的信号输入端，如这样连接，模块是不 会正常工作的。 对第(2)种电压输出的传感変送器，模块的输入应设置为05V电压模式，连线时， 变送器输出负极只连 A+ , RA端空悬即可。 三、按转换公式编程： 根据转换后变量的精度要求，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)、整数运算的梯形图： 该梯形图是第(1)种温度传感变送器(测温：0200，输出：420ma )按公式(2-1 ) 以整数运算编写的转换程序，它可作为一个子程序进行调用。 (B)实数运算的梯形图： 该梯形图是对

8、一个真空压力变送器（量程：0O.IMpa,输出：420ma ）按公式（2-1 ） 以实数运算编写的转换程序，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：00.1Mpa ;输出给PLC的信号为420ma。 2、 蒸汽压力传感器，量程为：01.0Mpa ;输出给PLC的信号为420ma。 3、 温度传感器，量程为：0200度；输出给PLC的信号为420ma。 4、 电机转速，量程为：050转/秒；输出给PLC的信号为420ma。 该设备用蒸汽对其罐体加热，并对温度要求按设定的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的大小来改

9、变加热管道的蒸汽的流量。电动阀的控制信号为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路模拟输入和一路模拟输出的模块EM235。其4路模拟量输入信号皆 设定为020ma电流输入模式，一路模拟量输出信号设定为420ma电流输出模式。 要求用触摸屏显示这4种信号的时时状态值，并在触摸屏上设置控制的温度参数，传给PLC 使PLC按此值进行温度控制。由于本文重点是讲述有关模拟量的输入与输出的编程设计， 对触摸屏的编程设计不予讲述，只提供触摸屏与PLC的通讯变量： 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

10、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。 、硬件电路的配置: （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 。 2、选用EM235模拟量输入模块一块 （输入设置：020 ma工作模式；输出设置：420ma ）。 3、变频器一台，型号为 PI8100，由PLC控制启停，手动调速。 4、西门子触摸屏一块。型号：Smart 700 硬件电路图 斶门电动整置 sui 3空缈 (32000-6400) 单位: MPa 4 蒸汽溫度转换公式; 单.位; 度 4、

11、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，分别计算不同的 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 算不同物理量的值。请见下面编程： （三）、实数运算功能块（SBR_o）: h -3 - I( ft - 1-IV 13,15, 11t *1? -VD1O4VD0VD100,将蒸机压力最大值（1-0） -VD104.运MilVD4C 炭汽压力值二示区八运算錯果送络VD4 -VD4 AIW2- 1.0- M1 0 Ml 0 L-C S ) ( S ) 1 J

12、OMeO-2,将AJW4（VWIOO,将滋汽禺度最大ffi-VW104.运覽结果热汽灣度佰旻示C ，世菇麋送入VW8 AIW4- 200- ZHE1 ZHE.ot 2HE2 irtI M1.0 _C S ) 1 阿ta 5 |魏血03。将AE/6（电机软逵，tWIOO.将电机玮逵量大倍NUHO4运住洁黑VW1CI（电机湖f值旻示区，| Cki 1 AIW C Vi ZHE1 ZHE.oi 50- ZHE2 in M1 0 _C S ) W10 MBO =8 3 m.o OUT -MBO MBD ij- MOV_B 囲EMO IN OUT -MBO Ml 0 J R) 1 cjzon 1、选用自

13、定义功能块编写转换公式的子程 MB0加1的依次循环调用的方式，这样 分析以上梯形图可知，该程序编写的特点： 序，2、对多个转换变量的调用采用每个扫描周期对 的编程处理会使编写的程序，简短易读易懂。 （六）、对模拟量输出的编程处理 对罐体温度控制是采用渐近比较的控制方式进行编程。设计思路是这样的： 当罐体的温度低于设定温度 10度时，控制加热蒸汽的电动阀门全打开，当罐体的温度低 于设定温度7度时，电动阀门打开3/4，当罐体的温度低于设定温度 4度时，电动阀门打开1/2， 当罐体的温度低于设定温度 2度时，电动阀门打开1/4，当罐体的温度低于设定温度 1度时， 电动阀门打开1/8，当罐体的温度=设

14、定温度时，电动阀门关闭。 电动阀门的控制信号天H也皿即输入4胸时，阀门关励，当输入 曲a时，阀门垒 iva 打开.如设堀阀门全耐门打展b“2 Ix=4na 时.a =0 f 全关) Ix2(hiia 时，a =1 (全开) 温度详感变送器的被测温度于输出电济的关系式为 167 温度转换公切g叫豔爲 佗-1）式乂可变换为=人1敬p 1冏 T琢十6400 gc?|zong !/ 【3-3) 3) 将此式转换为 00.0 特（3-3式带入（3-1）武，得 F面是利用渐近比较法进行温度控制的梯形图：程序解释见网络上的说明 用它可将设定温度值转换为对应的数字量。如 带入（2-1a），可得对应数字量 AI

15、W=21760 a的关系式，可用它输送给模块不同的数字量 （2-1a）式为温度与数字量的关系式 设定温度Tz=120 （3-5 ）式为数字量与电动阀门打开度 来改变模块的模拟量输出值，进而达到改变电动阀门的打开角度。 女口： a=1代入（3-5）可得：AIWx=32000 将32000送入给模块的 AQW0,模块的模拟量 输出将产生20ma电流输入给电动阀的信号输入端，使阀门全打开。 CnrlG Rtt 11 IVW12：设定皿BL VW3K为控HI点脛度討手値（公式亢：A1W护：=12呂T-囲也订 =1/2代入（3-5）式可得：AIWx=19200 将19200送入给模块的 AQW0,模块的

16、模拟量 输出将产生12ma电流输入给电动阀的信号输入端，使阀门打开1/2。 设定题实瀏1（KU32000*囲门全打开.号卜甲卜軒芥孑 AQWO19200（阀门齐并肚4、 VW5i251?（ Ctft） AQW0-132O0C 闽门打寿匕一：丨 f N 旳Wi沐职 阀门打开当vWK沁蒔“度養），列列心氷叭阀门打开怕）二 籾“式就g式，亀匕吸侧 （32000- 6400） (A1WX - 6400) (32000-6400) 1 阴 PUfl 口IM 2D FMn r Crl CniU t-FI 匸ri U INI OUT -mws MW8- mi OJT VW) IH2 曲D0 1 SUBJ c

17、 B.IETkin M 1 VW5O tNEND INIOUT VW5? IW4 - IN2 MK 12 I曲“後金帝用Sf芋盘f碩丽实衆溫度度数乎量（AIW4） Q0.0 I| W/52 MOV W 匚NA 1 1 1和1 1280 32000- tn IN LHU OUT W52 H 256 AQWO VW52 | j I VW52 I K| I MOV.W ENENO INOUT 12&0 1 1 d90 25&- VW52 I j I VW52 I . I MOV.W CMCMH 8S0 1 J 1 512 19200- CNCNU INOUT -AQWO 12800- MOV. EN

18、 VW52 J心I W52 MOVJ N CM cun 1 E I 256 1? 9600- tn IN t wu OUT A AQWO VW52 MCJV.W rkj run n | 0 400- tri IN t-N U OUT A AQWO 冃珞14 当冷才电册阀打开时 电动冏全开. MOVW ENENO 32000- IN OUT AQWO gongkong 网路is 当蒸汽与冷水电磁阀都关闭时时毘动阀门关。 Q0.0 Q0.1 EN M0V.W ENO 6400- OUT AQW0 程序中的Q0.0为蒸汽电磁阀的输出信号。 Q0.0=1即蒸汽电磁阀打开，注入蒸汽加热， 程序将对罐体内的温度进行控制。Q0.1为冷水电磁阀的输出信号。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输入输出的控制编程 输入有3个按钮：分别控制变频器、蒸汽电磁阀、水冷电磁阀的通电与关断： 1、 启动按钮接PLC的10.0，控制变频器的启动与停止，输出口为Q0.3。 2、 蒸汽电磁阀控按钮，控制蒸汽电磁阀的打开与关