S7-200模拟量输入输出实例

1、资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除对输入、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

2、范围为 100 500 ,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

3、 , 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：传笆:琴丁依掰美枭因只供学习与交流传感器测温g加十时,输出电流WOma,模块转换数字量AIWSOOO,测温T3时，输出电,流1=4侬，模块转换数字量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：LABM-LCDM ，故可列:AB _ BMCDM(1-1)由图知：”AE=200 CD=Tk 513如0。一6奴 DM=AIW-6400 带入(1-1)式;，可得；1(32000-6400)传感器测温T=2城时，输出电压V=5V*模块转换数字士 &且0独占丁=胪时，输出电压=口%模

4、块转换数字量AIW=Q. T与AIW的关系曲线如上中图所示,根据三角物目似定理可知：LABQ-hCDO /A D RC故可列；=（1-2） 由图知：弟CD DOAB=200 CD=Tx EM=32000 DM=AIW 带入（1-2）式，可得/（2-"“*32000C3）传感器测温T=5皿。时，输出电流2口侬，模块转换数字量AIW=3加口供测温T=-1皿0时，输出电流1=4侬，模块转换数字量AIW24UL T与AIW的关系曲线如上右图所示，根据三角形相似定理可知：MBMhCDM /故可列上 =口-3） 由图知: -CD DMAB= 500+100=500 CD= 7； +100 BM=

5、320006400 DM=Al.Wx6400 带入（1-3）式, 可得；/。X舞湍-】。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 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

6、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 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。+ 1Ira_Z：鼬 A/D转换器 1 T OAkIV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 标准电阻产生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

7、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：同霜1实舞运宜将awiH耳空压力指、转勘为五驾僖-一山1卬；半看压力最大、-冉。口，运宜结果-"Gt耳S1压力显示

8、区SMfliOLDI|ENENOAIWO- INOUT&I_R EN ENO -M1 0-VD40VD40' 剧 35 .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

9、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*II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

10、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.、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：

11、Smart 700硬件电路图4战门电前装置触得好功鼻：I、显示温度、压力、真空压力、电机的速工耽设nond楹度控制万元：菜汽加里或水冷降点j 一,“（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=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 =Hm ,其输出量与模块的数字量的变化关系曲线如图一 所示：根据三角形相似定理：Aabc- Aade故,BC AB'DEAD整理得；BC ADAB这是一个通式，将4个参数的

12、最大值带入式中,db = h (皿-6400)一 潴(32000 - 6400)可得以下4个公式上3真空压力转换公式工尸以二0.1 乂士理二出1单能 MPai(32000 - 6400)2、蒸汽压力转换公式二产玄二10 乂四竺二型1单位：MPa工(32000-6400)3、蒸汽温度转换公式:乂四畋1竺。) (32000-6400)单位，度工4s电机转速转换公式,*5。乂畋 FOO(32000-200工)O 判囹这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

13、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 ):1 ， 2 * 1*4 71 $ ， ? ” 8， ，1U 11 ” ， ”13， ， “14， 75， * * 1& i，17* 18” 1 , 120，符号变量美纯IENINBOOLIWO；SHI_inININT端人由根才曝转换拊数字量信号：LD2INREAL箍A需大量轻值ININ_0UTLD6SHLotOUTREAL运就结果（实数龙式）幡出（四）、整数运算功能快（SBR_1 ）:gongkong（五卜将模块的数字量，按对应公式转换为量程显示值的编程同器3蚓龙0

14、=】 > 隹口IW2 t雷嗨力造1转型为白举他VDIOO,除器有压”5天以L 0】一VTHQ4*这苴宝沸MMf靶压力值显示区），运结果送站VD4 AIW2-VD41 -网格4如目凯人,品蜉MH为节第度值）W100,侬焦冬温度是大倡f-g/lM.运算转圈一PANt霍汽湍度侑品亍，区）运算结累送入地的整费送篁EN司W4 ZHELifl ZHE.ot VW3：足 ZHE2 hM1 0o)1cjongkong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力口 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

15、，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=设定温度时，电动阀门关闭。电动阀门的控制信号为420ma ,即输入时，阀门关闭，当输入20批时，阀门全打开.如设电动阀门全开时，口打开度=1，则阀门打开度口 =生（3-1）*'16即；

16、Ik=4iaa 时，d =0 （全关）Ik=20jh& 时，二工（全开）温度传感变送器的被测温度与输出电流的关系式为：1胃=4 +”叁 （3-2）十*200温度转换公式为】7zx = 200x （x/-64Q0）.（27）,（32000-6400）（2T）式又可变换为；三 1组 5 + 6400 a/ £J £ I jC OiJC将（2-1）式带入（3-2）式，得:16 .叫-6400)/ y = 4 H(32000-6400)(3-3)"将37式带入（3-1）式，得，（3-4） （320006400）将此式转换为：加嗅工（32。0-6400） 口+64吧

17、 匚星,Ji。JJ （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”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。«=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12m

18、a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明Htt 11桐尊12沁52酸定温度数字 C杀50）一荚战显度度数字整，川W4二Q00SUBJENOOUTvw如AJV/4-同褶13当VW52 （设础度-实搬度）>1280（, AQWO-32000（阅门至打开）,当qM>TS200冏门打开3/4）,皆阳DH开 1QO.OMOV_WEN ENO1法INOUT .AQWOW521230VW52VWS?1 « 512网格14-干里监视£矽：，里三口碣全开.Q01M0V_WENENO2" - INOUT -AOWO"勺上3臼网络15 当蒸汽电磁阀与旧水电磁阀都关闭时时电刮闹门美°Q0.0MOV_WENENOE40D- INLIUT -AQWO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