西门子PLC编程模拟量

1、文档对输入、输出模拟量的PLC®程的探讨及编程实例解析对于初学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 100500 ,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

2、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，具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勺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=32000, 0V对应数字量=0;这3种传感变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

3、下图：q用感警方Arw关某图口)传感急Tfjuw关系图(3曲感器丁faiw关系图(1)传感器测温TT。那时,输出电流1加ma,模块转换数字量AIW-32000；测温T-腰时,输出电流I与3,模块转换款字量T与AIW的关系曲线如上左图所示，根据三角形相似定理可知：故可列:A£=200 CD=Tx M-320000400 DM”工帆一5400 带入式 i 可得：(2)传感器测温T=20ll°时，输出电压V=5V(模块转换数字上,次»V；则k .时，舲出电压TV,模块转换薮字里AIWTT与AIW的关系变线如上中图所示,根据三角形相似定理可知工2 AsO oCl-2）由图

4、知：4DMnLI微 带入Cl-2）式，可得川（2-2） P故可列；些;巴 CD DOAE=200 CD=Tx EM=330007；: 200X且改“32000（3）传感器测温T=5。/时，帖出电流1=2的间模块转换数字量台IW=32吨5测温T=.l。/时，输出电端1=4皿，模块转换数字重也rw=科口k T与AIW的关系曲缱如上右图所示，根据三角形相似定理许知：bABM - KCDM p故可列,里二一二 （1-3）由图知：+-CD AMAB=&OCH100=GOO 5=4100 BM=32C«06400 DM=AIVx64X 带入（1-3）式，可愚山T = &。乂 n府

5、”640。)皿 (320006400)ocjnqkong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卒出420ma电流信号的传感变送器，对外输出只有 +二二根连线， 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420ma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+t A-为A/D

6、转换器的+ -输入端，RA与A-之间并接250。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瑞并接一起，这样由 传感器负极输出的420ma电流由RA流入250Q标准电阻产生05V电压并加 在A+f 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)种电压输出的传感变送器

7、，模块的输入应设置为05V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：该梯形图是对一个真空压力变送器（量程：00.1Mpa,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

8、器，量程为：00.1Mpa；输出给PLC的信号为420ma2、蒸汽压力传感器，量程为：01.0Mpa；输出给PLC的信号为420ma3、温度传感器，量程为：0200度；输出给PLC的信号为420ma4、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变加热管道的蒸汽的流量。电动阀的控制信号为420ma,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，

9、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、硬件电路的配置：（一）、硬件设置除上述4种传感器外，选用：1、S7-200PLC

10、一台，型号为：CPU222 CN。2、选用EM235真拟量输入模块一块（输入设置：020 ma工作模式；输出设 置：4 20m 。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硬件电路图于1电磁用1IQ阑门电动裳置*笊扉功里：-显示温度，压力、及空压力、电机蕤谴髯紫克料器麻出9| 6 &1*1' rg炉3.E-CPU m cmEM尔 CN工漫度设置温受控制方式i惠汽加曲或水one Kon。（二）、对传感器输出的420m*专换为显示量程的公式推导:EM235真拟量输入输出模块，当输入信号为20ma寸，对应的数字量=3

11、2000,故：输入=4ma时，对应白数字量二6400,对应显示量程值=0。输入20ma时，对应的 数字量二32000,对应显示量程值最大值二Hm其输出量与模块的数字量的变化关系曲线如图一所示:根据三角形相像定理 AabcArde故工 = 4DE AD整理得：管£= 二'HAB加=月 O/瞰-6400)这是一个逋式，将4个拳数的最大值带入式中,(32000-400)可得以下4个公式 11、真空压力转换公式 “0 lx (极-6400)单位,Mpa|(32000-6400)2、蒸汽压力转换公式；/=小簸湍 单也小，3,蒸汽温度转换公式：加= 】$°x翁湍单位：度.4电机

12、转速转换公式;5。乂映一口叫 (300 6400)再囹ireng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_0 :3 + t - 4 ：i 5 -白：p t - g u 9 TO, i -1,! V *12« t 'llj：* 1 -1*也 4 115» V16 » -17-i + 断 1 lj * ,2

13、0l 1两号姿量笑也I群病英集注糅.EN用BOOLLWCi I SHI inININT临人由梭也境转柒的数字量信号m _ SH2_h阳脏AL惭入塞文量程值ININJXITLOG WI.&OUTREAl送直辂果（再教形式）疆出信绪1梯*入整或乃兼为其数忖持2卖瞰运通fvp。二期小 而矗为3博t ?C谭度而缶力1D而F日）俄迂中同运致败 而8；求出的盘粽值 SMDOVD1O0-E顺D-$UB_REMENOIM1OUIIM2>VD1I2yongxong%也通其，VD112MUL.R EN ENCour -wii2VD112”J. J-cjongkong372口 W_REN ENO引IN

14、I OurtSHLotWSIN2（四）、整数运算功能快（SBRJ :符号变量金型1飘播美型1注獐EN用BOOLLV0 1ZHEl.n1N阳丁勒人由褶断快射雅的数手ft信号1LD2刖2/INDINI输入覆式滑样值IN恍。inOUTM运苴鸟累i空教鬼式 J片出网箱将嫡入邮转教为双3第SM0( J)I ,L3EHEN。INOUT11 HtlZHEl_n：LV/O->1VD200I明内00：同38 /5M：最大僵卷,即温度200512中僻运算掖 哂小保二求出的"程值cjong1/ongyongkong（五）、将模块的数字量，按对应公式转换为量程显示值的编程网络1帼招4的HAIW-U B

15、汽温度值）“?W100,格笨汽品度量大倚心力。也送苴鳍鞋需汽温厘值显示区J ,运犍结黑送AVWByoncjxong同籍5|刘人白装周卬ec电幕舟证 nw.将鹿机举，圭最大尚WW1M 是苴蹈票电机转迷值.2示区、MBOI =B 5MoENOOUTIH50kMBDMW_8 EK EMOMl 0£ ) iMEDOUT-MBOongnkongqongkong分析以上梯形图可知，该程序编写的特点：1、选用自定义功能块编写转换 公式的子程序，2、对多个转换变量的调用采用每个扫描周期对 MB0J口 1的依次 循环调用的方式，这样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

16、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= 设定温度时，电动阀门关闭。电动阀门的控制信号为42新3，即输入金鼻时，阀门关闭，当输入为陪时，阀门全打开.如设电动阀门全开时，门打开度=1,则阀门打开度二&T （3-1）16即； bcXma 时，a =0Iz=20maBJi 口

17、 二1+1温度传感变送器的被测温度与输出电赖的关系式为，又=4 +至叁 （3-2）. 200温度转换公式为:Tzx = 2g 乂：1隔一 6400）（2-1P（32000 -岫 ,（2-1）式又可变换为：APfa三128E+6砥0- - < I0国ii，.华，“畋-8400）,、将2-1）式带入（3-2）式，得: Ir = 44匚一县.- （3-3）02000 - 6400）q步 /邛工 f > j-a（月/邮k - 6400）将3-3 式带入（3-1）式.得士 a = -i （3-4）V（32000-6400）将此式转换为 % = ©200。-6400）0+6400 Q

18、VI（2-1a）式为温度与数字量的关系式，用它可将设定温度值转换为对应的数字 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a的关系式，可用它输送给模块不同的 数字量，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。如：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。a =1/2代入（3-5）式可得：AIWx=19200将19200送入给模块的 AQW0,模块的模拟量输出将产生12ma电流输入给电动阀的信

19、号输入端，使阀 门打开1/2。卜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mnW/12：谩定港厦值，为扮M虞谓康对fiBR字值I公式为：AJWW128 一 H - “00）1MUL.IENENQIH1OUT阳2ADDJ ENENQIM1OUTIM21VWI2-*】一*-WW8MW8-C： 1*<1»W/5090 0Rtt 12衣豆货意闻津勤事餐£ VW50 1 -实海显度度塞字量湎下DOOSLJBJ £NENOiniourH27W50- 川V*W52m 13|当俏版t设图1«宛蜩温度）X290C（«M） ,闻脚432moe匍f控打开）.互声洋了卷/年中斗/广l 工 厂I AQ业1划（K巽门打讦眄，.当哂应 西普4®叁,AOWO-13200（黄门打阳笈。卜i，3 金、，» LJ |蛇"茕=i汩加，阀门打开1/4当处筌、用1度差），工丽4频）阀门打开1,幻二J