对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析

1、对输入、输出模拟量的P LC编 程的探讨及编程实例解析作者:日期：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

2、为42 Om a（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，具转换公式也是各不相同。一、转换公式的推导下面选用S 7-200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 ,2 0 ma对应数子量=32000,4 m a对应数字量=6 4 00;对于（2 ）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为05 V电压信号，5V对应数字量=3 200 0 , 0 V对应数字

3、量=0;T&度1AlWx 33OOQ。演感器用同用关系图I n 50L=L±-» AIW媒）传魅等Tarw关乐图IIW.。防蹙器丁匐守美条图|«M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：传感器测温T=?。/时输出电流I=20tm,模块转换数字量AIWu嵬口抽测温丁工口”(1-1)放可列;时，输出电流1乂3 模块转换数字量色丽64。口.T与川W的关系曲或如上左图所示，根 据三角形相似定理可知：CD DM仙可0。CITs GlFjZgQ84g D的21%一由4g 带人(1-1，式i 可得；¥200乂色吐驯 (3

4、2000- M00)(2-1)（2）传感器测温T=20胪时，输出电压V=5V,输入-上面推导出的（2-1）、（2 -2）、（23）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42 0ma电流信号的传感变送器，对外输出只有一二根 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42 0 ma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

5、个 输入端，其A +与A为A/D转换器的+ 输入端，R A与A-之间并接2 50。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24 V电源的负极相连。| A+ Ira gS3一一L1jl-<ionc3<t-lM-al a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R A端，RA端与A瑞并接一起，这样由 传感器负极输出的42 0 ma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：

6、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：阿摆1 工禁运兽该梯形图是对一个真空压力变送器(量程:00 .1Mpa,输出：4 2

7、 0ma )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：00.1M pa;输出给 PLC的信号为4 20ma。22、蒸汽压力传感器，量程为：01.0Mpa；输出给 PLC的信号为42 0ma。3、温度传感器，量程为：02 00度;输出给PLC的信号为42 0m a。4?、 电机转速，量程为：050转/秒;输出给PLC的信号为42 0mao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

8、,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EM 235。其4路模拟 量输入信号皆设定为020m a电流输入模式，一路模拟量输出信号设定为42 0ma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PL C的通讯变量：VD0:为真空压力显示区，由P LC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

9、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、S 7- 2 0 0PLC 一台，型号为：CPU22 2 CN 。2、选用E M235模拟量输入模块一块（输入设置：020 ma工作模式；输出 设置：420m a）。3、变频器一台，型号为PI 8 10 0 ,由PLC控制启停，手动调速。4、西门子触摸屏一块。型号：Smart 7 0 0 ?®件电路图42曲门电动装置53触贯扉动露;k显示温度、通力' *空底水 电机转速2、joionokonG温度控制方E

10、i蒸汽加出或和辨温二J Ja二JE /二J I（二）、对传感器输出的420 ma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20 ma时，对应的数字量=3 20 0 0,故：输入=4m a时，对应的数字量=6400 ,对应显示量程值=0。 输入2 0 m a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：AIW(32000可得以下4个公式真空压力转换公式MPai蒸汽压力转换公式MPa蒸汽温度转换公式电机转速转换公式这4个转换公式(自定义二个功能,分别计算不同的物以适用于多次调用去计算个通式，将4个参数的最大

11、值带入式中根据三角形相似定理A ABC* Aade5Q八(；3 2000-6400)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 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 ， 不同物理量的值。请见下面编程 ：AIWx示g陶储1布第i人整数河我旃Rm 2 笑敷运*玩U ）W" 秋:/式=程温度而 压力1QMPK，VDT七中间适此渔 而8：定出m -yorcjJionggong上ong（四）、整数运算功能快（SBR_1）:苻G费量现I数据w步!注拜EN而300LLW3 1ZHEl_nIN晒»A由错眼段器酶教手量信号LD2ZHE2_inINDIN

12、7:累人景大程值INIH_OU1砒_dOUTIHT运算结果 整数强式、输出国第1总轴A整时转凝力耳1里热SHOOLPiI |cmpun1 1CFitriyflZHEl：LWO-IMOUTVD期0IVWlOO : 4W# 百伽：最大圣程厘2M ) W12中胸运算融 W/1蹲:求般;量撮HEH 0口11SUB_D1 ENEMJIhllOUT川2N1 1VD2Q0"*E4I. *zl-VD212C OflQ(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1同给2如将AJWCH反空压力值）转拉为实数值QVD100,格立压力最大值（。1 > 4VD104.运算结果“VDOC K 空

13、压力显示区）运篁结果送绐默运曼网络5画画画I鬲而斤钢辞速 八WfOO.将有机静崖最丈值-即必口九 逗雪懵累一他110工电航转速循果示区）AfW?-wwOUT-MEOEUCJour -MBOU1INZHE1> ZWE-OIZHE2J1ENMB0 卜田IyonyonggorjLjj：Dng2、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, （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1 0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亢 打开1/8,当罐体的温度=设定温度时，

14、电动阀门关闭。电动阀门的控制信号为4断即输入4皿时，阀门关闭 当输入的ma时，阀门全打开.如设电动阀门全开时.门打开度;L则阀门打开度口二维f16即二Br二如3时，口二Q （全关）1工二2。m3时，U -1 1全开）川温度传感受送器的被视眼曲与输出电流的关系代为上二4十丝四 中 200温度转换公式为；田= 20。乂利畋二史盟 0皿（32000 - 640。）（2-1）式又可变换为：ANk=328 * Th十日虱。 ',tjonejkang将2-1)式带入(3-2)式，得i,1 &%-64。0)IY = 4 +C32000 - 6400)(3-3)。矽 /1- fzh(月1好,-

15、640。)将(3-3式带入(3-1)式,府士 Q = (3-4) +,(32000-640®将此式转换为A1WX = (32000-6400),口4 640。JjC；' JSD/J 勺(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 =1 20度，带入(2 - 1 a)，可得对应数字量AIW =21 760(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，来改变模块如：a =1代入(3 -5)可得:AI Wx=32000将32000送入给模块的AQ VW),模块的模拟量输a = 1 /2代入(3 5)式可得

16、：AI W x =19200 将19200送入给模块的AQW0,模块的模抄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同籍11-VW50ENW/1?-EMUADUJEN ENOINIOUT-MW®MW0-outIH2EMO同珞12%工=设定温度数手量t VW50 ) 一实测温度度数字景(AIW4)0.011SUBJ5J:W5(b 向W&-INI3TIN2-VW52MB 13>1289( iqra)，AQgKOMt WfWTF) 当PM卡竽楼1 Y 广 "rAOWC-19ZK1C龌门打开冢4) .当VWS2 >512(硬售)* ACWO-19200(阙门打开1门1局T或 J V IG&132M阀门打刑也上当四碍性度差)，力像花平加 福门打用9 / J'同鳍15 当蒸汽电磁阀与冷不电说阀都关 丽时电动阀门关.M0V.WENEMO 6400-阳QLIT，AQW0程序中的Q0 .0为蒸汽电磁阀的输出信号。Q0.