模拟量输入输出讲解

1、实用文档对输入、输出模拟量的PLC编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0-200，变送器输出信号为420ma(2)、测温范围为0-200，变送器输出信号为。5V(3)、测温范围为一100500，变送器输出信号为420ma(1)和(2)二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出

2、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。20ma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。5V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，请见下图：CD

3、ffaiT/AIW 关系圈心潢嘉器TfAl W年(1) It感器测洼T-200。时，输出电？ S 1-2 Oma,模块转换数宇量AIW-32000：测温T-中.时，输出电流l=4ma,模块转换A1W=64O0hT与俎评的关系曲线如上在图所示，根据三角形相说 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 带入（VI）式，可得；+八八八（/夕页764。）= 200x（2-1） Q（32000-6400）C2)恃感器测温1=200。时，输出电压V=5Vf模块转换数齐JX堀编门g!出时，输出电压赳H

4、模块转换数宇 AIW-O. T与AtW的关系曲绕如上中图所示，根据三鞭JM巨似定理可眼AW-ACDO 4故可列二 （1-2） 由图5Di *CD DOJB=200CD 二 Tn BM=32OOO DITAI八帝人（1 2）式，可得.4了二加。址竺兰 式，可得二 60Qy二 4oo）,10 0”（32000-6400）三儿 J，二）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

5、，对外输出只有十、-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+与A-为A/D转换器的+ 输 入端，RA与A-之间并接250Q标准电阻。A/D转换器是正逻辑电路，它的输入是。5V电 压信号，A-为公共端，与PLC的24V电源的负极相连。文案大全那么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

6、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250Q标准电阻产生。5V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)种电压输出的传感变送器，模块的输入应设置为。5V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：帼场1 要费运算惚从彼爱谈取的数字地靖)-八M10Q.送量大量程值运置结果愦测量显呆区该梯

7、形图是第（1 ）种温度传感变送器（测温：0-200，输出：420ma按公式（21 ）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：。O.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：OO.IMpa ；输出给PLC的信号为420ma。 2、蒸汽压力传感器，量程为：0LOMpa ；输出给PLC的信号为420ma。 3、温度传感器，量程为：0-200度；输出给PLC的信号为420ma。4、电机转速，量程为：。5

8、0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。20ma电流输入模式，一路模拟量输出信号设定为420m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

9、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 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：4 20ma。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

10、。型号：Smart 700硬件电路图-MOV开机捌辱功住：k度夏空压力寰送第夏票案械出压九H窒压力、电机转ifnonciKon诸周控制方式：腐汽加沁我水冷辖点匕3 口二J-ZJIj（二）、对传感器输出的420ma转换为显示量程的公式推导：EM235模拟量输入输出模块，当输入信号为20ma时,对应的数字量=32000，故： 输入=4ma时，对应的数字量=6400，对应显示量程值=0。输入20ma时，对应的数字量 =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:整理得DEABDE = R C 皿仍.御 oo） 制（32000,J一逗是一个通式，将4个参魏的

11、最犬值带入式中,可得以下4个公式h真空压力转换公式=0.1 XU/八-640Q)(32000 - 6400)单位,MPa42、蒸汽压力特换公式;单位：MFa I蒸汽温度转换公式；单位：度44 电机转速转换公式；心吧（32000-64 00J触这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_。）：（四）、整数运算功能快（SBR）：网瑞1将祠入星琴

12、转鞘力可sr力同m2室教运宣|VW100：AM6（ WZ104：最大量相曾温度2003 V112中间运It数 VW106：求出的量相值SM00SUB.DIENENOVD200- INIOUT -VD212.6400.112goncjkorjygoucjkong（五）、将模块的数字量，按对应公式转换为量程显示值的编程树第1t”t ncjkonyM1.0回络2如MBCHh将绅叫（真变压力偏）杼举力铜RGB WD1W，将京压力最大值（ 01）-NP1O4.运算与果一八。0（其生压，二一:三）运结果曲和（L MB060J0M80-1 IICE4屈力值.MB0）蕤势力实数fS-WDIOO.将蒸汽压力爆大

13、值（1G -WD104.运凝结果fVD4（昙绐VD45fsENAfV/2- SHIn SHI_ot VD410-SHZJnMl 0($)1Rffi 4WMeO.2将AIW4（热汽灌度值）qVWIOO.将度最大值W/104运篁络AVW8（区汽温度值显示区）运结果送入VW8 二. 一 .MB0I甸2AIV/4-ZHE1 n ZHE一dW8200-ZHE2jncjongkoncj5|加M803,格AiW6（电机转速）4VW100,将电机R建给大值WW104运结累-WWW（电机转谑值皇系区）MBO蹙数运一阿珞I6AJW8-ZHELn ZHEotf-VWW 5oJag2 wMIO ( s ) 1gong

14、KongTgorjcjk ony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MB0加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

15、/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加玄即输入4时，阀关0b当输入208时$同门全打开-如设电动阀门全开时门打开度4厕阀门打开度. （3-1） *-16即；Iy=4ina 时,U = f 全关 1lE=20maBj.U=l【全开）+1温度借感变送器朗被测温度与输出电流的关系武拘167八十刁莎”炉沪温度转换公式舟宓三2刃吩6400一（32000-6400）（2-1）式冥可变换对：ai阪二1筋tzx十石4。 gongkong将I式带入（他兀岛一4 +呼理人士巴C32000 - 6400）0-3）彳将此式转换淘匕粹&3式带入式，B “甥AIWx= （32000-6

16、、00） a-nMOL1.0 I r： JuCO f C-J1/（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。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。a =1/2 代入（35 ）式可得：AIWx=19200 将 192

17、00 送 入给模块的AQW0,模块的模拟量输出将产生12ma电流 输入给电动阀的信号输入端，使阀门打开1/2。下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向谢11YW12；设走湿JgA yy/5jo：力控制盍il度对应Ift字鱼f公鼠力:砂4X 12B T沪 6400IVW52氓贱I度姑量（W5Gj 实Ml度度如.1回）Q0.01SU6J ENENOIM1OUTIN2$VW5Q-xUV/4 -VW5213AVW52C） 1290 （ iQfItS） - AQfWA320 （打开 AQWQ. 13200 （屈门打 JFW4） 当 V52 ： 512v，吒蔓AOW0-192002

18、刊阈门损弃n当vy/琢打g度蓬），asyo i救（M阚门打开1再】VWS?ihoENO32000-DUTAQWDVW52W5225t12S0D-MOV/ENENO,N口VW5236WINOUT-AQV/OVwA2NOVJWNEhOMOO-OUT -AOWORK 14当拎水电昭躅T开对电动斜金开.M0V_WEN ENO32000-OUT -AQWOgongkong回貉15当蓼和电碗阀与冷水电融阀都夬闭时时，电动阀门关.Q0.0IM0V_WEN EMO6A00- H OUT -AOWO程序中的Qo.o为蒸汽电磁阀的输出信号。QO.O=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。QO.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I0.0，控制变频器的启动与停止，输出口为Q0.3。2、蒸汽电