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100500,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(

2、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=32000,4ma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？这要借助与数学知识帮助，请见下图：(1)传感器测温T=2口0口时，输出电

3、流模块转换数字量AIW=320D0；测温T=0° f时，输出电流17顼，模块转换数字量与W=640LT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 _ BM(IT)由图知；尸AB=200CD=TxBNl=32000-6400DM=AIVs6400带入(Ll)式，可得：口7>2。小怖一金°)心(32000-6400)(2)传感器测温时，输出电压V=5%模块转换数字上以工墟上涵；T=胪时，输出电压=口%模块转换数字量AIW=Q.T与AIW的关系曲线如上中图所示,根据三角形相愎定理可知：LABQ-ACDOAB BOCD- DOAB

4、=200 CD 二方32000= 2。嗡（1-2） 由图知:/DM二M极帝入（1-2）式，可得上3（2-2）中（3）传感器测温T=5皿。时，输出电流鼻加侬，模块转换数字量AIW=3即口氏测温T=-l0刖时，输出电流1=43,模块转换数字量AIW-64ULAIW的关系曲线如上右图所示，根据三角形相似定理可知：-LCDM十故可列，（1-3）由图知CDDMAB=500+100=600CD=7；+100511=320006400DM=AlWx6400带入（IF式,可得；界*箴"。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

5、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，对外输出只有上二根连线，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+fA-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。十oerv那么24V电源、传感变送

6、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瑞并接一起，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+fA-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

7、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：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

8、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，

9、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。V D4:为蒸汽压力值显示区，由PLC传送给触摸屏。V W8:为蒸汽温度值显示区，由PLC传送给触摸屏。V W10:为电机转速值显示区，由PLC传送给触摸屏。V W12: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、S7-200PLC一台，型号为：CPU222CN。2、选用EM235模拟量输入模块一块（输入设置：020ma工作模式；输出设置：420m3。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

10、一块。型号：Smart700硬件电路图a - ngr -盅匿君值42阀门电动装置 53if触黑屏功然：L显示温度，压力.JC空压7K电机转速工温度设置_oanci温度拄制方式：案汽加科或水冷阵民/二kong（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=0。输入20ma时，对应的数字量=32000,对应显示量程值最大值二Hm,其输出量与模块的数字量的变化关系曲线如图一所示：aon<KongDPAR根据三角形相似定理，AaeC-=DEAD整理

11、得：DE=BCADAB(-6400)1-f(32000-6400)这是一个通式，将4个参数的最大值带入式中,可得以下4个公式t4工q_e八r(AIWx-6400)K真空压力转换公式E(320006400)单位士MPa-2、蒸汽压力转换公式二2.1”瞰-640。)(32000-6400)单位：MPa:3%蒸汽温度转换公式:-。乂3Z(32000-6400)4、电机转速转换公式;5=5。乂畋一.。）(32000-6400);：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，分别计算不同的物以适用于多次调用

12、去计算理量。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：（三）、实数运算功能块（SBR_0）:（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网第1VDOAJWO-01-网络2如将AJWO（真空压力值）转率为实数值。VD100,将空压力最大值（01）4/D104.运篁结果tVD0（其至压力显示区）“运好结果送给VDO.MBOM102S)1|如Mg0将AiWSE电做速*i5MOP.将电机聘建戛大嚼心的小逞JOS票八W1W电机陆遑值显示区>IZHE 1> ZHE/1ZHE2 gvwnaUTENEMO口 i

13、tNOUTENMB0-C R )1g。® 9nggongKong1/2、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420漉，即输入4必时，阀门关闭，当输入20g时，阀门全(3-1) *，打开.如设电动阀门全开时，门打开度=1，则阀门打开度口=生16即；1*二4ma时，a=0（全关）1乂=20血&a

14、mp;时，口二1（全开）+J温度传感变送器的被测温度与输出电流的关系式为:/二4十呼过“200（3-2）*温度转换公式却氏= 2。*翳器(2-1)+（2T）式又可变换为；RI<=128-T在= 6400gofiejkong,，曰r,16%-64峋将(2-1)式带入(3-2)式，得1三4+”(32000-6400)带入心电得喘焦湍（3T，将此式转换为工业心1/=（32。0-6侧）口+64啊00c（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a的关系式

15、，可用它输送给模块不同的数字量，来改变模如：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,模块的模拟量专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 同瑞11目给12的陌2诙定温度教学tVW5O）一实瘢温度度翻于量tAIV而二SUBJENEN0XW5CtIN1OUT-VW52同W.型2同褶13TVW52I设一一四丽如DX26M1g），AOWgMtMXK网行至打开）.当,甲合万空【方/.AQW0-19200（闺门打开训）#皆VW52*512C>AJ0W0-192OK阀门打开1般L出“步百，J.TJUAQWQ-1劝XK腕门打开1/4）当VW5?；TN11度差），AQW2192001帕门打开.网络15当蒸汽电磁阀与旧水电磁阀都关闭时时电劫阀门美.Q0.0MOV_WENENOE400-IN口UT-AQW0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