电气控制与PLC应用技术（S7-1200）课件 项目5 使用模拟量编写程序

项目5任务1模拟量输入模块的应用任务引入

模拟量的概念与数字量相对应，模拟量是指在时间和数值上都连续的物理量，其表示的信号称为模拟信号。模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量，如电压、电流、温度、压力、流量、液位等，在工业控制系统中，会经常遇到模拟量，并需要按照一定的控制要求实现对模拟量的采集和控制。任务目标要完成该任务，必须具备以下知识：1.熟悉信号板模拟量输入模块的使用方法。2.熟悉模拟量输入模块的使用方法。3.学会编写模拟量输入程序。相关知识1.S7-1200PLC本体集成的模拟量输入

模拟量输入是将标准的模拟量信号转换为数字量信号以用于CPU的计算，模拟量一般需用传感器、变送器等元器件，把工业现场的模拟量转换成标准的电信号，如标准电流信号为0~20mA、4~20mA，标准电压信号为0~10V、0~5V或-10~+10V等。S7-1200PLC可以通过本体集成的模拟量输入点，或模拟量输入信号板、模拟量输入信号模块将外部模拟量标准信号传送至PLC中。相关知识

在S7-1200PLC各型号PLC中，本体均内置了模拟量输入点，PLC本体内置模拟量输入点参数如表5-1所示。表5-1PLC本体内置模拟量输入点参数PLC型号输入点数类型满量程规范满量程数字量范围CPU1211C1电压0~10V0~27648CPU1212C1电压0~10V0~27648CPU1214C2电压0~10V0~27648CPU1215C2电压0~10V0~27648CPU1217C2电压0~10V0~27648相关知识

2.S7-1200PLC的信号板模拟量输入

模拟量输入信号板可直接插接到S7-1200CPU中，主要包括SB1231AI1×12位1路模拟量输入板和SB1231AI×16位热电偶1路热电偶模拟量输入板。表5-2模拟量输入信号板参数型号SB1231AI1×12位SB1231AI×16位输入路数1类型电压或电流范围±10V、±5V、±2.5V或0~20mA配套热电偶分辨率11位+符号位温度：0.1℃/0.1℉电压：15位+符号位满量程范围（数据字）-27648~27648-27648~27648相关知识

3.S7-1200PLC的模拟量信号模块

模拟量输入信号模块按照在CPU右侧的相应插槽中，模拟量输入可通过SM1231模拟量输入模块或SM1234模拟量输入/输出模块提供。表5-3模拟量输入模块参数型号SM1231AI4×13位SM1231AI8×13位SM1231AI4×16位SM1234AI4×13位/AQ2×14位输入/输出路数4844/2类型电压或电流（差动）范围±10V、±5V、±2.5V或0~20mA、4~20mA±10V、±5V、±2.5V、±1.5V或0~20mA、4~20mA±10V、±5V、±2.5V或0~20mA、4~20mA满量程范围（数据字）电压：-27648~27648电流：0~27648相关知识

西门子PLC模拟量转换的二进制数值：单极性输入信号时（如0~10V或4~20mA），对应的正常数值范围为0~27648（16#0000~16#6C00）；双极性输入信号时（±10V），对应的正常数值范围为-27648~27648。在正常量程区以外，设置过冲区和溢出区，当检测值溢出时，可启动诊断中断。模拟量输入的电压测量范围如表4-4，给出0~10V模拟量输入模块的转换值与模拟量之间的对应关系。相关知识表5-4模拟量输入的电压测量范围系统电压测量范围十进制十六进制0~10V327677FFF11.852V上溢325127F00﹥11.759V325117EFF（10~11.759）V过冲范围276496C01276486C0010V额定范围2073651007.5V342212mV000V任务实施1.用S7-1200PLC内置的模拟量输入点采集输入电压1）控制要求

采用S7-1200CPU1212C内置的模拟量输入点，通过对外部0~10V模拟量进行监控，并实现以下功能。

通过电位器PR1，调节模拟量输入值，并通过5盏指示灯组合状态显示输入值的范围：当模拟量输入值≥1V时，HL1（Q0.0）点亮；当模拟量输入值≥3V时，HL1、HL2（Q0.0、Q0.1）点亮；当模拟量输入值≥5V时，HL1~HL3（Q0.0、Q0.1、Q0.2）点亮；当模拟量输入值≥7V时，HL1~HL4（Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3）点亮；当模拟量输入值≥9V时，HL1~HL5（Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4）全部点亮。任务实施2）训练要达到的目的（1）掌握模拟量输入信号采集的接线。（2）学会模拟量输入的程序编写。（3）学会模拟量标准化的程序编写。任务实施3）控制要求分析

分析控制要求，首先要掌握模拟量输入信号采集的接线，其次是要会编写模拟量采集的程序，并将模拟量标准化，最后才是模拟量比较，驱动相应灯的点亮。4）实训设备CPU1212CAC/DC/RLY一台

直流电源

一块

灯板

一块任务实施5）程序设计（1）可编程控制器的外部接线图如图5-1所示。图5-1模拟量输入接线图任务实施

（2）建立项目“模拟量输入”。

（3）添加新设备“CPU1212CAC/DC/RLY”，版本号4.4。

（4）选中“PLC_1”项目下的“PLC变量”，打开“默认变量表”，在默认变量表中分配程序中要使用的变量，分配PLC变量表如表5-5所示。表5-58盏灯控制的PLC变量表任务实施

（5）梯形图设计。梯形图程序设计如图5-2所示，图中的模拟量取的是通道1的模拟量，模拟量地址为IW64，程序设计时一定注意，取的哪个通道的模拟量，就要使用哪个模拟量的地址，不能出错。任务实施图5-2模拟量输入控制程序任务实施6）程序讲解。程序中，NORM_X是标准化指令，通过将输入（%MW100）的值（0~27648）映射到线性标尺（0~1）对其进行标准化处理，计算公式为OUT=[VAL*(MAX-MIN)]+MIN；SCALE_X是缩放指令，通过将输入（%MD102）的值映射到指定的（0~100V）范围对其进行电压转换与显示，计算公式为OUT=（VAL-MIN）/（MAX-MIN）。

从在线监控数据可见，当前模拟量输入电压为3.07364V，该值大于1V但小于5V，根据比较结果，Q0.1、Q0.2灯亮，其他灯不亮，如果继续增大输入值，则会根据比较值，点亮其他灯。再见任务2模拟量输出模块的应用任务引入

生产过程中有许多物理量要采用模拟量去进行控制，这些物理量在一定范围内连续变化，如0～+10V电压或0～20mA电流。而PLC的CPU单元只能处理数字量，如果要对外输出模拟量信号，必须使用模拟量输出模块，实现D/A转换将PLC的数字量转换成模拟量对外输出。任务目标要完成该任务，必须具备以下知识：1.熟悉信号板模拟量输入模块的使用方法。2.熟悉模拟量输入模块的使用方法。3.学会编写模拟量输入程序。相关知识1.模拟量输出

模拟量输出模块是把数字量转换成模拟量输出的PLC工作单元，简称DA单元或DA模块。

在S7-1200各型号PLC中，CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C本体没有内置模拟量输出；CPU1215C、CPU1217C内置了2路模拟量输出，PLC本体内置模拟量输出参数如表5-6所示。表5-6PLC本体内置模拟量输出参数PLC型号输入点数类型满量程规范满量程数字量范围CPU1215C2电流0~20mA0~27648CPU1217C2电流0~20mA0~27648相关知识

模拟量输出信号板可直接插接到S7-1200CPU中，CPU的安装尺寸保持不变，所以更换方便。模拟量输出板型号为SB1232AQ1×12位，模拟量输出信号板参数如表5-7所示。表5-7模拟量输出信号板参数型号SB1232AQ1×12位输入路数1类型电压或电流范围±10V或0~20mA分辨率电压：12位；电流：11位满量程范围（数据字）电压：-27648~27648；电流：0~27648相关知识

模拟量输出模块安装在CPU右侧的相应插槽中，可提供多路模拟量输出。模拟量输出可通过SM1232模拟量输出模块或SM1234模拟量输入/输出模块提供。模拟量输出模块参数如表5-8所示。表5-8模拟量输出模块参数型号SM1232AQ2×14位SM1232AQ4×14位SM1234AI4×13位/AQ2×14位输入/输出路数244/2类型电压或电流范围±10V、0~20mA或4~20mA±10V或0~20mA满量程范围（数据字）电压：-27648~27648电流：0~27648任务实施1.用S7-1200PLC内置的模拟量输出点输出三角波电压1）控制要求

采用S7-1200CPU1215C内置的模拟量输出功能，通过模拟量输出端子输出周期为10s、幅值为10V的三角波，三角波波形如图5-3所示。图5-3三角波波形任务实施2）训练要达到的目的（1）掌握模拟量输出信号的接线方式。（2）学会编写模拟量输出的程序。（3）学会模拟量标准化的程序编写。任务实施3）控制要求分析

根据控制要求，需要输出电压信号，而CPU1215C内置的2路模拟量输出均为0~20mA电流输出，所以输出时需要外接一个500Ω的电阻，转换为0~10V的电压信号，在500的电阻两端并联接入一块电压表，输出时可以看到表针在0~10V量程间左右匀速摆动。4）实训设备CPU1212CAC/DC/RLY一台SM1234AI4×13位/AQ2×14位

一块500Ω电阻

一个

直流电压表

一块任务实施5）程序设计（1）可编程控制器的外部接线图如图5-4所示。图5-4模拟量输出接线图任务实施

（2）建立项目“模拟量输出”。

（3）添加新设备“CPU1212CDC/DC/DC”，版本号4.2，添加模拟量模块SM1234AI4×13位/AQ2×14位，如图5-5所示。图5-5设备硬件组态任务实施

（4）选中“PLC_1”项目下的“设备视图”，并点击右侧“设备视图”箭头，展开“设备概览”界面，模拟量输出通道地址分配如图5-5所示，可以看到自动分配的模拟量输出通道地址，两路模拟量输出地址分别为QW96（通道0）和QW98（通道1）。

（5）选中“PLC_1”项目下的“PLC变量”，打开“默认变量表”，在默认变量表中分配程序中要使用的变量，分配PLC变量表如表5-9所示。任务实施表5-9模拟量输出的PLC变量表任务实施

（6）程序设计。要输出0~10V的电压，对应的数字范围为0~27648，则输出电压值Vi和数字量Di的对应关系为：Vi=（Di/27648）×10。