S7200模擬輸入

1、S7-200 S7-300 PLC 模擬量自動(dòng)計(jì)算公式表格由于西門子S7-200PLC的模擬量輸出模塊都需要占占兩個(gè)輸出通道。即使第一個(gè)模塊只有一個(gè)輸出AQW0，第二個(gè)模塊的輸出地址也應(yīng)從AQW4開始尋址（AQW2被第一個(gè)模塊占用），依此類推。所以自然不會(huì)有輸出了。在S7-200中，單極性模擬量輸入/輸出信號(hào)的數(shù)值范圍是 0 - 32000；雙極性模擬量信號(hào)的數(shù)值范圍是 -32000+32000。格式：輸入：AIW起始字節(jié)地址如AIW6輸出：AQW起始字節(jié)地址如AQW0每個(gè)模擬量輸入模塊，按模塊的先后順序和輸入通道數(shù)目，以固定的遞增順序向后排地址。 例如： AIW0、AIW2、AIW4、AIW

2、6、AIW8等。 對(duì)于EM231 RTD（熱電阻）兩通道輸入模塊，不再占用空的通道，后面的模擬量輸入點(diǎn)是緊接著排地址的。溫度模擬量輸入模塊（EM231 TC、EM231 RTD）也按照上述規(guī)律尋址，但是所讀取的數(shù)據(jù)是溫度測(cè)量值的10倍（攝氏或華氏溫度）。如520相當(dāng)于52.0度。 注意：如果沒有把握，可以在線檢測(cè)到模塊的起始地址，方法是：STEP 7-Micro/WIN中的菜單“PLC > Information”里在線讀到。關(guān)于Siemens S7-200的模擬量模塊，有2個(gè)大家（尤其是初學(xué)者）需要注意的：1、關(guān)于地址，其實(shí)S7-200的地址很簡(jiǎn)單，跟相對(duì)位置有關(guān)，

3、每個(gè)模擬量輸入模塊，按模塊的先后順序地址為固定的，順序向后排?？梢酝ㄟ^編程軟件information菜單來在線查看；說需要注意的就是地址都是偶數(shù)，比如AIW0 AIW2 ，絕對(duì)沒有AIW1之類的，輸出地址也需要注意，比如EM235雖然只有1個(gè)通道輸出，但是占用2個(gè)地址，下一個(gè)模塊必須隔個(gè)地址輸出，比如有CPU旁擴(kuò)展2個(gè)相連的EM235，那么模擬量輸出地址分別為AQW0和AQW4;2、關(guān)于撥碼開關(guān)，不同的撥碼開關(guān)對(duì)應(yīng)不同的測(cè)量方法，物理量的性質(zhì)等等，這里最要注意的是，撥碼開關(guān)必須斷電后重新上電才有效。而且需要注意的是撥碼開關(guān)同時(shí)對(duì)所有通道有效。摘要：介紹S7-200 PLC在水處理設(shè)備

4、給粉機(jī)上的應(yīng)用，并重點(diǎn)介紹模擬量的處理。以及模擬量的穩(wěn)定和抗干擾問題。  關(guān)鍵詞：可編程控制器；給粉機(jī)；模擬量處理  一、引言  給粉機(jī)是一種機(jī)、電、水、氣一體化粉（粒）料定量分切式全自動(dòng)加藥裝置，它是現(xiàn)代科技發(fā)展新興的一種技術(shù)產(chǎn)品。為達(dá)到全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用了PLC控制，通過檢測(cè)稀釋罐中的液位高低來控制給粉機(jī)的工作，還控制計(jì)量泵將稀釋罐中的液體藥液送到凝集罐中，凝集罐中已有液體是來自高速過濾器的反沖洗水，藥液使該反沖洗水的懸浮物凝集成大塊 狀絮凝物以便進(jìn)行下一步的水處理工作。 二、控制內(nèi)容和要求  

5、;控制內(nèi)容和要求取決于工藝要求、資源、及可操作性等。給粉機(jī)涉及到的工藝流程如圖1所示，首先將粉狀凝集助劑倒入料斗，給粉機(jī)工作時(shí)，通過粉位計(jì)檢測(cè)料斗中是否有料，如果有料，先將干燥空氣經(jīng)氣源三聯(lián)件和氣閥吹入出料 口，延遲一段時(shí)間后，打開淋水器側(cè)的水電磁閥，為送料作好準(zhǔn)備，再延遲一段時(shí)間，啟動(dòng)給粉機(jī)運(yùn)行。此時(shí)，給粉機(jī) 將藥液定量的連續(xù)的注進(jìn)稀釋罐，在稀釋罐中，有攪拌機(jī)不停的攪拌，攪拌均勻后待用。使用藥液時(shí)，用計(jì)量泵來運(yùn)送 ，從稀釋罐中注入到凝集罐一類的設(shè)備中。給粉機(jī)、水閥、氣閥、攪拌機(jī)、計(jì)量泵 的工作狀況都與稀釋罐中的液位密切相關(guān)，一般講，液位控制采用電極式的

6、 開關(guān)量信號(hào)，將有關(guān)的4個(gè)位置的液位信號(hào)送到PLC中參與控制。但當(dāng)用戶的液位檢測(cè)裝置是液位變送器時(shí)，就需采用模 擬量模塊，稀釋罐中的液位是通過液位變送器來檢測(cè)的，對(duì)應(yīng)一定的液位，送出4-20mA電流信號(hào)（4-20mA對(duì)應(yīng)著液位高度0-1M）。液位距池底為120mm時(shí)，為L2液位，低于L2液位時(shí)，報(bào)警，不能啟動(dòng)計(jì)量泵。  · 液位距池底為120mm時(shí)，為L1液位，液位低于L1時(shí)要啟動(dòng)氣閥、水閥、給粉機(jī)，當(dāng)給粉機(jī)運(yùn)行時(shí)，攪拌機(jī)也要運(yùn)行。給粉機(jī)停止時(shí)，攪拌機(jī)也停止。  · 液位距池底為750mm時(shí)，為

7、H1液位，高于H1液位，給粉機(jī)停。  · 液位距池底為850mm時(shí)，為H2液位，高于H2液位時(shí)，報(bào)警。  三、PLC選用和硬件配置綜合上述情況考慮開關(guān)量輸入輸出的數(shù)量，模擬量輸入，定時(shí)及連鎖等各方面情況，選用西門子S7-200系列可編程控制器，型號(hào)為CPU-212。這種PLC小型、緊湊，在CPU中配有1K的EEPROM，可永久性的存儲(chǔ)用戶程序和其他重要的系統(tǒng)參數(shù)；它還裝有大容量的電容器，供長時(shí)間存儲(chǔ)所有的數(shù)據(jù)，而不需要另外安裝后備電池；外形尺寸小巧，塑料外殼緊湊堅(jiān)固，可以直接裝在電氣控制常用的35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上；本機(jī)帶有8個(gè)輸入點(diǎn)和6

8、個(gè)輸出點(diǎn)，還可擴(kuò)展2個(gè)模塊，包括模擬量模塊；機(jī)內(nèi)有128個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)位，64個(gè)定時(shí)器，64個(gè)計(jì)數(shù)器，足夠編程人員使用；內(nèi)置24V直流電源，可供本機(jī)數(shù)字量、模擬量的輸入使用，不必另設(shè)直流電源；指令執(zhí)行速度快，每條指令執(zhí)行時(shí)間為1.3us；編程可用小型手持式編程器，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，也可用個(gè)人PC，方便在研制場(chǎng)所編制程序及歸檔文件和打印輸出。  PLC配置見表1：輸入輸出分配見表2。四、軟件編程和模擬量處理  各個(gè)開關(guān)量控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、連鎖等常規(guī)控制用順序控制方式編在主程序中，這里不贅述。下面重點(diǎn)描述模擬量的處理問題。  作為一個(gè)主要控制條件

9、，稀釋罐液位，是通過液位傳感器送出4-20mA模擬信號(hào)進(jìn)到控制系統(tǒng)中，CPU通過模擬量擴(kuò)展模塊EM232讀取該值，并分析、處理該值，在幾個(gè)指定的液位高度時(shí)，輸出信號(hào)去控制相應(yīng)設(shè)備或發(fā)出報(bào)警信號(hào)。和該模擬量有關(guān)的幾個(gè)基本數(shù)據(jù)· 對(duì)于EM231和CPU212的規(guī)定，輸入0-20mA對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)為0-32000， 每1mA增量，數(shù)據(jù)為1600。  · 稀釋罐液位0-1000mm對(duì)應(yīng)著液位傳感器輸出4-20mA。液位增量62.5mm，輸出為1mA。    · 考慮到液位的波動(dòng)情

10、況，設(shè)定最大波動(dòng)在5mm（即增128個(gè)數(shù)），上升時(shí)取上限值，下降時(shí)取下限值。 編好軟件后，輸入到PLC中，接上仿真開關(guān)、信號(hào)發(fā)生器等，開始調(diào)試程序。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，模擬量的輸入值變化太大，觀察AIW0，隨著信號(hào)源從4-20mA變化，應(yīng)該從0-32000變化，觀察時(shí)看到，AIW0的后三位數(shù)字都在跳動(dòng)，這種情況無法參與控制。經(jīng)分析和試驗(yàn)，從硬件和軟件兩方面著手解決。 1、硬件接線 從S7-200的安裝手冊(cè)中可以看出，模擬量模塊A/D轉(zhuǎn)換間無隔離，這樣模塊本身抗干擾能力弱。但沒有該模塊的詳細(xì)電路，考慮從信號(hào)輸入端著手，如果輸入以參考端接到適當(dāng)位置，可以減小干擾。最后作了3

11、種接法實(shí)驗(yàn)：   （1）A_端獨(dú)立。  （2）A_接到M，而M又接地。  （3）A_接到M，而M不接地。實(shí)驗(yàn)比較以上3種情況后，發(fā)現(xiàn)第3種情況結(jié)果最好，如圖2所示。第1種情況，A獨(dú)立，因EM231是單端輸入，所以A如果懸空，信號(hào)沒有基準(zhǔn)，可能干擾大；第2種情況，A接M而又同時(shí)接地，但在這種水處理現(xiàn)場(chǎng)一般不設(shè)為儀表專做的地線，因而接地后，各種強(qiáng)電雜波信號(hào)都可以通過地線串進(jìn)來，使干擾增強(qiáng)；第3種情況，A接M又不接地，形成了浮地輸入，這種接地常被稱為模擬地或小信號(hào)地，在一定情況下可以抑制某些干擾，實(shí)驗(yàn)證明使用這種處理方法有一定效果

12、。從編程器讀取AIW0值，基本上是后兩位數(shù)字在跳。由于EM231的數(shù)據(jù)位是12位，而AIW0取值范圍是0-32000，是16位，因此，在12位的8421碼中，最后一位的一次跳變就是8，這樣，后兩位在跳變也屬正常。圖2 EM231接線的改變  2、軟件編程  針對(duì)上述情況，從軟件入手，進(jìn)一步調(diào)整了模擬量輸入的穩(wěn)定狀況。方法是從AIW0取輸入值，求多次采樣的平均值 依據(jù)計(jì)算出的平均值輸出，去控制給粉機(jī)的運(yùn)行。即：由于S7-200的指令處理較快，模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間也短，在幾十us，且模擬量讀數(shù)靈敏度較高，而在本控制系統(tǒng)中，對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間要求不高，所以

13、可以采用多次采樣的平均值方法，來處理輸入值。例如10次采樣值如下： 16848、16832、16808、16840、16864、16856、16872、16880、16824、16848，這些值最大為16800，最小為16808，差為72，如果10次采樣為128次，求平均值后放到VW20中，這樣VW20的每次讀取時(shí)間還在ms級(jí)，完全滿足實(shí)際要求。（實(shí)際觀察結(jié)果為AIW0的變化：164616-14672；VW20的變化：14647-14651）。經(jīng)過上述軟件的處理后，當(dāng)AIW0中的值在后兩位跳變時(shí)，經(jīng)處理后的模擬量VW20中的值只是個(gè)位在跳變，且是一個(gè)一個(gè)跳變，通過調(diào)試證明，采集數(shù)據(jù)又

14、提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。  五、結(jié)束語  在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，這種機(jī)型的模擬量模塊的抗干擾性能還不盡人意，但最近，西門子公司又推出了S7-22X系列的小型機(jī)，據(jù)說模擬量的隔離性能好于S7-21X系列，待下次選用時(shí)在作了解。但軟件的這種處理模擬量輸入的方法完全可以采用。1、將模擬量通道AIW0的數(shù)據(jù)通過I_DI指令轉(zhuǎn)換為DINT數(shù)據(jù)類型，并存放入AC0中 2、將AC0中的數(shù)據(jù)使用DI_R轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù),目的是為了提升計(jì)算精度，因?yàn)槲鏖T子不允許整型數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)，因此必須通過1，2步驟轉(zhuǎn)換。 3、將AC0-6400，因?yàn)?-20mA的采集在西

15、門子200系列中是通過坐標(biāo)移動(dòng)進(jìn)行的，也就是因?yàn)閷?duì)于0-20mA來說，西門子S7-200的采集數(shù)據(jù)在0-32000，也就是說每mA對(duì)應(yīng)的數(shù)值為32000/20=1600，那么4-20mA就是6400-32000，因此要將輸入值-6400來完成坐標(biāo)的移動(dòng)。 4、然后除以（DIV_R）25600來得到輸入值占用整個(gè)輸入范圍的百分比，32000-6400=25600，25600就是4-20mA對(duì)應(yīng)的輸入范圍。 5、然后通過乘以（MUL_R）100，就得到了0-100的數(shù)據(jù)。  通過上述程序，將輸入的模擬量信號(hào)對(duì)應(yīng)的6400-32000之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為0-100

16、之間的數(shù)據(jù)，這樣做也稱為線性轉(zhuǎn)換。   工程量轉(zhuǎn)換的方法     經(jīng)常在論壇上看到網(wǎng)友提出工程量顯示的問題，想在此做個(gè)專題，供各位網(wǎng)友參考。 1、基本概念 我們生活在一個(gè)物質(zhì)的世界中。世間所有的物質(zhì)都包含了化學(xué)和物理特性，我們是通過對(duì)物質(zhì)的表觀性質(zhì)來了解和表述物質(zhì)的自有特性和運(yùn)動(dòng)特性。這些表觀性質(zhì)就是我們常說的質(zhì)量、溫度、速度、壓力、電壓、電流等用數(shù)學(xué)語言表述的物理量，在自控領(lǐng)域稱為工程量。這種表述的優(yōu)點(diǎn)是直觀、容易理解。在電動(dòng)傳感技術(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器可以直接顯示被測(cè)量的物理量，其中也包

17、括機(jī)械式的電動(dòng)儀表。2、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 在電動(dòng)傳感器時(shí)代，中央控制成為可能，這就需要檢測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳送。但是紛繁復(fù)雜的物理量信號(hào)直接傳送會(huì)大大降低儀表的適用性。而且大多傳感器屬于弱信號(hào)型，遠(yuǎn)距離傳送很容易出現(xiàn)衰減、干擾的問題。因此才出現(xiàn)了二次變送器和標(biāo)準(zhǔn)的電傳送信號(hào)。二次變送器的作用就是將傳感器的信號(hào)放大成為符合工業(yè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如05V、010V或420mA（其中用得最多的是420mA）。而變送器通過對(duì)放大器電路的零點(diǎn)遷移以及增益調(diào)整，可以將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)于物理量的被檢測(cè)范圍，如0100或-10100等等。這是用硬件電路對(duì)物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。中央控制室的儀表將這些電信號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)械

18、式的電壓表、電流表就能顯示被測(cè)的物理量。對(duì)于不同的量程范圍，只要更換指針后面的刻度盤就可以了。更換刻度盤不會(huì)影響儀表的根本性質(zhì)，這就給儀表的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性和規(guī)?；a(chǎn)帶來的無可限量的好處。 3、數(shù)字化儀表 到了數(shù)字化時(shí)代，指針式顯示表變成了更直觀、更精確的數(shù)字顯示方式。在數(shù)字化儀表中，這種顯示方式實(shí)際上是用純數(shù)學(xué)的方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行逆變換，成為大家習(xí)慣的物理量表達(dá)方式。這種變換就是依靠軟件做數(shù)學(xué)運(yùn)算。這些運(yùn)算可能是線性方程，也可能是非線性方程，現(xiàn)在的電腦對(duì)這些運(yùn)算是易如反掌。4、信號(hào)變換中的數(shù)學(xué)問題信號(hào)的變換需要經(jīng)過以下過程：物理量傳感器信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值顯示。 聲明：為簡(jiǎn)單起見，我們?cè)诖擞懻摰氖蔷€性的信號(hào)變換。同時(shí)略過傳感器的信號(hào)變換過程。 假定物理量為A，范圍即為A0Am，實(shí)時(shí)物理量為X；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是B0Bm，實(shí)時(shí)電信號(hào)為Y；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值為C0-Cm，實(shí)時(shí)數(shù)值為Z。 如此，B0對(duì)應(yīng)于A0，Bm