西门子S7-1200PLC教程 课件 第9章 模拟量控制

第9章模拟量控制模拟量常用传感器1模拟量

在时间和数值上都是连续的物理量称为模拟量，如温度、压力、流量等。表示模拟量的信号叫模拟信号，工作在模拟信号下的电子电路叫模拟电路。例如，热电偶在工作时输出的电压信号就属于模拟信号。因为在任何情况下被测温度都不可能发生跳变，所以测得的电压信号无论在时间上还是在数量上都是连续的，而且这个电压信号连续变化的过程中的任何一个取值都有具体的物理意义，即表示一个相应的温度。1模拟量——（S7-1200PLC模拟量处理机制）

S7-1200PLC只能以二进制形式处理模拟量。模拟量输入模块用于将模拟过程信号（传感器通过变送器提供的标准的直流电压或电流信号，如指令0～10V或4～20mA）转换为数字形式（0～27648）；而模拟量输出模块用于将数字输出值（CPU内部处理后的数值，0～27648）转换为模拟信号控制，如比例阀或其他执行机构。

1模拟量——（S7-1200PLC的CPU处理模拟量的精度）

西门子对于具有相同标称范围的输入值和输出值（变送器提供的标准信号），数字化的模拟值都相同（如正常范围0～27648）。模拟值用一个二进制补码定点数表示，宽度为16位，模拟值的符号位总是第15位，以单极性输入、输出为例（电压电流信号为正），CPU模拟量模块把模拟量转换的十进制数字化0～32767（相对于二进制16位数全是1）。对应的十六进制位0000H～7FFFH，其中正常范围为0～27648，27648对应的标准直流信号的电压测量满量程（10V、5V、2.5V或1V，对应的直流信号为20mA，相当于系统的100%满刻度），对于高出27648的模拟量对应的数字化值高于正常值或上溢。

1模拟量——（模拟量生成所需要的设备及流程）

（1）传感器：采集现场物理量转换为不规则的电信号。（2）变送器：把不规则的电信号转换为规则的、CPU可以处理的信号。有电流和电压两种类型。电流型：0～20mA，4～20mA。电压型：-5V～5V，-10～10V，0～10V，0～5V，按极性分为单极性和双极性，单极性只有正，双极性有正负。工业上广泛采用4～20mA电流来传输模拟量。（3）模拟量输入模块（通道）：接收处理变送器传送来的电信号，并转换为0～27

648（单极性）或-27648～27648（双极性）之间的数字信号。（4）CPU：程序处理。（5）模拟量输出模块（通道）：把0～27648或者-27648～27648之间的数字信号转换成标准的电信号进行输出。（6）执行器：使用模拟量输出模块（通道）传递来的电信号（弱电）控制强电的变化，从而达到用弱电控制强电的目的。（7）执行机构：接收执行器传递来的强电信号作用于需要改变的对象（如温度、压力、流量等）。

1模拟量——（模拟量生成所需要的设备及流程）

1模拟量——（模拟量生成所需要的设备及流程）

传感器变送器带有模拟量输入/出的PLC执行器：调压模块执行机构：电水壶

1模拟量——（模拟量生成所需要的设备及流程）

2常用传感器

S7-1200PLC内部处理的是数字信号，要实现多模拟量控制需要把模拟信号转换成数字信号，这时要用到A/D和D/A模块。如实现对温度的控制，输入的并不是温度的实际值，而是实际值对应的电压或者电流信号，输出的也不是调压模块的实际电压值，而是需要达到某个温度时所需要的电压值。对于S7-1200PLC来说，接收模拟量和发送模拟量信号是通过AI和AO模块来处理的。PIW256采用直接读取的方式，从外设直接读取信号（实时变化）。IW256从过程映像区中读取信号（在每个扫描周期内变化）。2常用传感器——（温度传感器）

（1）单位：温度单位是摄氏度，用符号“℃”表示。（2）热电阻：中低温区最常用的温度检测器。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。（3）热电阻接线：①二线制：在热电阻的两端各连接一根导线引出电阻信号的方式叫二线制，这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻，电阻大小与导线的材质和长度等因素有关，因此这种引线方式适用于测量精度较低的场合。②三线制：在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，可以较好地消除引线电阻的影响，是工业过程控制中最常用的方法。③四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线U引至二次仪表，可见这种引线方式可完全消除引线电阻的影响，主要用于高精度的温度检测。2常用传感器——（压力变送器）

压力在物理学中指垂直作用在物体表面上的力。单位为帕斯卡（简称帕，用“Pa”表示）。1MPa=1000KPa=1000Bar。压力变送器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将电压信号转换成可用的输出电信号的器件或装置，如图9-4所