西门子PLC编程模拟量

1、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 100 500 ，变送器输出信号为 420ma(1)和( 2)二个温度传感变

2、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 种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？

3、这要借助与数学知识帮助， 请见下图：T传感藩17ARV关系图传感器测温T-20U时,输出电济I-20ma,模块赭换数字壘AIW-32000；测温T-O0丿 时，输出电流1=4皿，模块特换数字重AIW=64U0T与AIW 关系曲线如上左图所示，根 据三角形相似定理可知：LABM A CDM 亠故可列：空二竺 d-D 由图知：“CD DMAB=200 CD=Tx B旺320006400 DM=AIWx6400 带入式，可得*唸- 6400)(32000 - 6400)(2-1) 2（2）传感器测温T=200Bt，输出电压V=5V,模块转换数字呈0W，縮出电压MJV,模块转换数宇星AIW-O. T与

4、AIW的关系曲鏡如上中图所示， 根据三角形相似定理可知：LABO-LCDO a故可列：=（1-2）由图知：亠CD DOAB=200 CD=Tx BM=32000 DM=AIV 带入（1-2）式，可得：dAWyT = 200x（2-2）p“32000（3）传感器测温T=500时，输出电流ITOma,模块转换数字量AIW=32OOO；测溟丁三-100时，输出电流I=4tna,模块转换数字重AIW=6400. 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：3故可列空二竺（1-3） 由图知，“CD DMAB=500+100=600 CD=7；nOO BM=320006400 DM=AIW

5、x-6400 帶入（IT）式， 可得：a唱竄爲gongkong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个输入端， 其A+与

6、 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 05V电压信号，A-为公共端，与PLC的24V 电源的负极相连。A+输入+AZD转换器输入-j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250Q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，去接模块的信号输入端，如这样连接， 模块

7、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：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

8、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：0O.IMpa ;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

9、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PL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 C的通讯变量：VDO :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.

10、-、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。型号：Smart 700硬件电路图阀门电动集蟹掰搗异功童；L豈示渥度、压力.力，电机茹遴示cAB0（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=

11、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，分别计算不同的整理得：辱三根据三觎相似鏈嘶E血等先可得以下4个公式单位；MPa 43.茎汽温.庫转换公式:单位:區AIW w (32000-M00)这是通式，将4个歩数的最大值带入式中,K莫沁转换纣叫小器鵲单位主MF34去蒸汽压力转换公式;4、史机转速转换公式;叫|(32000-MOOJj.ATMt 32MD以适用于多次调用去计物理

12、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, 算不同物理量的值。请见下面编程：（三）、实数运算功能块（SBR_O ）:ENMUL.Rcunt-NL1tt5H2_rrL2VD112-INIIN2ourWJi ENENOVD112-ourLor IDE.donghong（四）、整数运算功能快（SBR_1）：型曲型!EN1NBOOLLV/OZHEl.n1NINIA由檔幽转器的数手量fiff专1LD2NiEZjnINDINT锚入最K樫值ININ OUTiweoCtINI怎抑结累（整孰宠武）锚出（五）、将模块的数字量，按对应公式转换为量程显示值的编程RM 1m 2JOMBO-1,将AIW21

13、蒸汽压力佶）转换为实数值-VD100将蒸趣力最大值（10） -VD1O4.运算结-VD4（ 馥汽压力値墨示区）运算錯臬送络实数运聲CBJ1tnAIW2-SHIjn SHI.ot1.0-SH2 mM1.0 _( S、S4MB0 =B1-W8赠磊帥 E度吋血噸咖大35沁）MB0 B2M1.0C S )1M1.0INOENENOINOUT1MEO尿踣5MB0走數运JSENAIW6-ZHE1ZHE2 n*11 0C 】1xongmeIMOV_B ENEMQINQUT1O-A-MOOM1,03gongkong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

14、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1/8，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対4伽即输入4聊时，阀门关闭，当输入站“时，阀门全打开口如设电动

15、阀门全开时门打开=1则阀门打开度厂 （3-1）16即；I沪4恥时 a =0 （全关）Iz=20ma时，口二1 （全开）屮温度传感变送器厨被视9温度与输出电硫的关系式为匚J十200（3-2）+（2-1J+J温度转换公式为=血=20 W 凹空二色型（32000 - MO0（2-1）式文可变换対:RT馭二1超丁加十&400将I式带入（3-2）式，鬲丰空些二迥_ （3_3）（32000-6400）将（肝d式带入（3-1）式.得：“-糾叫 （3_4）卩（32000-6400）将此式转换为A1WX = C32000-600）.a-hOJ I 9-1J SjySDM 口（2-1a）式为温度与数字量的关系式，

16、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号输入端，使阀 门打开1/2。F面

17、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mnVW12：设定谓度値VW50：力腔制旬S厦对应数孑量値（公式力：AIW4XJ28 “Tu 400）512用絡12W5厶设创E度數:孚量（VW50 ） 实I虑度废数孚量（AIW4） IpijSUBJENOICNAW50-INIOUTW52如4IN20.0半VW52（设定油#-負SMJS）1280（ 10ff ） , AOWO-32000（圖门全打开） i AQW-192O0网络13 （阀门打开 3/4） 当 VW5251?（ 4JI差） AOWO-18200 （阀门打开 1/2AQWO-1$2O0（阀门打开1/0当如21筒谑差）,A0W0-192KX闵门打开仏）Q0 0I |VW521 M I材 0V_2 ENENOINOUT1 I1 1 112S032000-A-AQWOW52W52b425612800-MOVENENOIN uugsjong岡络15当蒸汽电逾冏与冷我雯磁冏胡芳用时时I丰动冏门去-Q0 0Q01MOV_WENENO词00 迥Dill. -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。Q 0.1=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）、PL