S7-200模拟量输入输出实例

1、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：2021-12-29 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限制难的多,由于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.比方有3个温度传感变送器：1、测温范围为 0200 ,变送器输出信号为420ma2、测温范围为 0200 ,变送器输出信号为05V3、测温范围为 100500 ,变送器输出信号为420ma

2、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种传感变送器的转换公式该如何推导的呢？这要

3、借助与数学知识帮助,请见下列图：U传感器测温T力口胪时,输出晅流I=20m,模块转换数字量AIW=32000；测温TEJ,时,输出电流Im侬,模块监换跛字遢闻T与AIW的关系曲壁如上左图所示,根据三角形相似定理可知：ABM -ACDM v故可列；=1-1由图知：CD DMAB=200 CD=T* E1F况OQO一国.6400 带入厂1?式,可得i 丁3?加胎-64QQ,、7 = 2 00 x 2-132000-6-100传感器测温T=2QC|Q时,输出电压V=5V,模块转换数字匐“&献figTH口时,输出电压M%模块转换数字量AI四CL TM AEW的关系曲线如上中图所示,根据三箱形相

4、1烧理可加:以白口A89 /故可列工理=处_ 1-2由图知；川CD DO黜±90.CE=Tk EM=32OOO DJTAI% 带入1-2式,可得,7 = 200k-土 2-2“32000 传感器测温T=5M0时,输出电沛42口皿,模块活换数字量AIW=320.必测温TW时,输出电流I-4ma,模块转艘字量AIWM叽T与启IW的关系曲线如上有图所示,根据三角形相似定理可知】MBMhCDM, 故可列：更二型 1.3由图知；,CD DMAB=5O0+100=600 CD= 7； +100 BM=32.-6g0 M=AIVx-6400 带入 <1-S> 式, 可得：山丁=loo洒

5、6啦叼 _iou tona konc *32000-6400J J»J- 3二上面推导出的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,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A-为

6、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.Q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

7、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：网判1卖数运宜称AIWIK 空压力曲转源为蝴瓦*D1Bh将至区力量大值CQ1> /YD1Q4.造*结果YDK*空压力显系区SMOiOAIO-VD100M1.01< ojongkor g该梯形图是对一个真空压力变送

8、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限制.限制方式采 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.电动阀的限制信号为420m

9、a,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 o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,并在触摸屏上设置限制的温度参数,传给PLC使PLC按此值进行温度限制.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

10、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限制启停,手动调速.4、西门子触摸屏一块.型号： Smart 700硬件电路图陶门电动装置鼬售屏功斑；1%显示渣度.压力、直空虚力、电机井厚(onq3& /金置 if I f j f I r 温度拄制方？: 霹汽加环整料钟

11、网己 1一二、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 AabcAade故： -DE AD整理得:AB 口/畋 - 6400)(32000-MOO)这是一个通式,将4个绒的最大值带A式中,可得以下4个公式,b真空压力转换公式j尸七二0.1±1&二2&_ 单位,MPai 3

12、2000 - 64002、蒸汽压力转换公式二珍怨吐幽2单位：MPa 印0口.一 64003、蒸汽温度转换公式;71五不150式四区二史叫单位；度;3200064.4.电机转速转换公式;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,以适用于屡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 :同司i4M入整数灯装为买鼓而0二尚嘀f 近诃厂高丈程1加温度而 压力1 口MFA 加1 ?咛间后算数 J口8:与出的

13、景程作SM0.0 J|_SUB_R £NENDINI1UT思2)VD1Q0-七罩二1 L-/I-VD112gonciong-LJ.,.gon 9 konc四、整数运算功能快SBR_1 :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POMBO-1 >柿A1W2蒸汽压力值转弱为实数值7Voi00,将蒸汽压力最大值 VO ->VD104.运算结果-WD4c 蔻去压力值显示区> 运黛结果送结4M1 0( 5 )1同彷4JOMeO-2,格MW4蒸汽混度僮VW100,格蒙 M 度最大值47W104.运,结果fM8蒸汽湿度值果不区 ,运结果送入VW8M1 0-C S )网

14、络5|如M803,第MWSI电机转递1 fVWIOO.将电机转逶最大值>5M0九 运尊埼果>50.?电机转遽依空示区1 MBOl=B I-3WG50gongkong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,简短易读易懂.六、对模拟量输出的编程处理对罐体温度限制是采用渐近比拟的限制方式进行编程.设计思路是这样的：当罐体的温度低于设定温度 10度时,限制加热蒸汽的电动阀门全翻开,当罐体的温度低于设定温度7度时,电动阀门翻开3/4 ,当罐体的温

15、度低于设定温度 4度时,电动阀门翻开1/2, 当罐体的温度低于设定温度 2度时,电动阀门翻开1/4,当罐体的温度低于设定温度 1度时, 电动阀门翻开1/8,当罐体的温度=设定温度时,电动阀门关闭.一 电动阀门的限制信号为W30m,且喻人如3时,阀门关闭,当箱人步响时,阀门全八一4翻开.如设电动阀门全开时,门翻开度二L那么阀门翻开度口二二 3-1p16即；lx二一匕时,口二0 全关Ik=2gw时,U =1.全开/1 £ -T3温度传感变送器的被测温度与输域流的关系式为.=4 + 3-2' 200温度转换公式为：%= 200丈一一640032000-6400ET式又可变换为：AI

16、以三12H1以十84Q0-Q& JCOIK将127式带入C3-2式,得!I i J6 .% -6400)K (32000- 6400F将67式带入3-1式,得:(AIWX - 6400) (32000- 6400)(淳-4) +',将此式转换为:AIWX =(32000-6400)6M ngung2-1a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=217603-5式为数字量与电动阀门翻开度的关系式,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,进而到达改变电动阀门的翻开角度.如：a=

17、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,使阀门全翻开.产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,使阀门翻开1/2.卜面是利用渐近比拟法进行温度限制的梯形图：程序解释见网络上的说明Rtt 11同籍12工'宅=度定陪凄舐字量?R而一部中情空度金字里t川在7700.0SUBJENENDVW5Q- IH1OUT -VW5?'N2丽13当设定通at-邦赚康, AQWO-320M*网门全翻开L当?

18、甲等宇 空¥ AQWtM3200回门打拜冢4 .当喻泗3再Mt差AQW0-13200f J I :AQW0-192W阀门打当八四23闰?1度差> ,4QM=1S> j?C.门翻开1空O nVW52|>'|128032000-MW_W £NENOINOUTAQWO网络15 当蒸汽电量阀与冷水电磁阀都关闭时时,电动阀门关.Q0.0Q0.1ENM0V.W ENO6400-0UTAQW0程序中的Q0.0为蒸汽电磁阀的输出信号Q0.0=1即蒸汽电磁阀翻开,注入蒸汽加热,程序将对罐体内的温度进行限制.Q0.1为冷水电磁阀的输出信号. Q0.1=1即冷水发翻开,注入冷水进行降温,此时电动阀门全开,加速降温,程序对降温不做限制处理.七、PLC输入输出的限制编程输入有3个按钮：分别限制变频器、蒸汽电磁阀、水冷电磁阀的通电与关断: