對輸入、輸出模擬量的PLC編程的探討及編程實例解析

1、對輸入、輸出模擬量的P LC編 程的探討及編程實例解析作者:日期：對輸入、輸出模擬量的PLC編程的探討及編程實例解析對于初學(xué)PLC編程的人來說，模擬量輸入、輸出模塊的編程要比用位變量進(jìn) 行一般的程序控制難的多，因為它不僅僅是程序編程，而且還涉及到模擬量的轉(zhuǎn) 換公式推導(dǎo)與使用的問題。不同的傳感變送器，通過不同的模擬量輸入輸出模塊 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換公式是不一樣的，如果選用的轉(zhuǎn)換公式不對，編出的程序肯定是 錯誤的。比如有3個溫度傳感變送器：（1）、測溫范圍為0200 ,變送器輸出信號為420ma（2）、測溫范圍為0200 ,變送器輸出信號為05V（3）、測溫范圍為 -100 500 ,變送器輸出信號

2、為42 Om a（1 ）和（2）二個溫度傳感變送器，測溫范圍一樣，但輸出信號不同，（1） 和（3）傳感變送器輸出信號一樣，但測溫范圍不同，這3個傳感變送器既使選用 相同的模擬量輸入模塊，具轉(zhuǎn)換公式也是各不相同。一、轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)下面選用S 7-200的模擬量輸入輸出模塊EM235的參數(shù)為依據(jù)對上述的3個 溫度傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)：對于和（3）傳感變送器所用的模塊，其模擬量輸入設(shè)置為020ma電流信號 ,2 0 ma對應(yīng)數(shù)子量=32000,4 m a對應(yīng)數(shù)字量=6 4 00;對于（2 ）傳感變送器用的模塊，其模擬量輸入設(shè)置為05 V電壓信號，5V對應(yīng)數(shù)字量=3 200 0 , 0 V對應(yīng)數(shù)字

3、量=0;T&度1AlWx 33OOQ。演感器用同用關(guān)系圖I n 50L=L±-» AIW媒）傳魅等Tarw關(guān)樂圖IIW.。防蹙器丁匐守美條圖|«M這3種傳感變送器的轉(zhuǎn)換公式該如何推導(dǎo)的呢 ？這要借助與數(shù)學(xué)知識幫助， 請見下圖：傳感器測溫T=?。/時輸出電流I=20tm,模塊轉(zhuǎn)換數(shù)字量AIWu嵬口抽測溫丁工口”(1-1)放可列;時，輸出電流1乂3 模塊轉(zhuǎn)換數(shù)字量色麗64?？?T與川W的關(guān)系曲或如上左圖所示，根 據(jù)三角形相似定理可知：CD DM仙可0。CITs GlFjZgQ84g D的21%一由4g 帶人(1-1，式i 可得；¥200乂色吐馴 (3

4、2000- M00)(2-1)（2）傳感器測溫T=20臚時，輸出電壓V=5V,輸入-上面推導(dǎo)出的（2-1）、（2 -2）、（23）三式就是對應(yīng)（1）、（2）、（3）三 種溫度傳感變送器經(jīng)過模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再換算為被測量的轉(zhuǎn)換公式。 編程者 依據(jù)正確的轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行編程，就會獲得滿意的效果。二、變送器與模塊的連接通常輸出42 0ma電流信號的傳感變送器，對外輸出只有一二根 連線，它需要外接24V電源電壓才能工作，如將它的+、-二根連線分別與24V 電源的正負(fù)極相連，在被測量正常變化范圍內(nèi)，此回路將產(chǎn)生42 0 ma電流，見 下左圖。下右圖粉色虛線框內(nèi)為 EM235模塊第一路模擬輸入的框圖，它有3

5、個 輸入端，其A +與A為A/D轉(zhuǎn)換器的+ 輸入端，R A與A-之間并接2 50。標(biāo) 準(zhǔn)電阻。A/D轉(zhuǎn)換器是正邏輯電路，它的輸入是05V電壓信號,A-為公共端，與 PLC的24 V電源的負(fù)極相連。| A+ Ira gS3一一L1jl-<ionc3<t-lM-al a那么24V電源、傳感變送器、模塊的輸入口三者應(yīng)如何連接才是正確的？正確的連線是這樣的：將左圖電源負(fù)極與傳感器輸出的負(fù)極連線斷開，將電源的負(fù) 極接模塊的A-端，將傳感器輸出負(fù)極接R A端，RA端與A瑞并接一起，這樣由 傳感器負(fù)極輸出的42 0 ma電流由RA流入250Q標(biāo)準(zhǔn)電阻產(chǎn)生05V電壓并 加在A+與A-輸入端。切記：

6、不可從左圖的24V正極處斷開，去接模塊的信號輸入端，如這樣連接， 模塊是不會正常工作的。對第（2）種電壓輸出的傳感變送器，模塊的輸入應(yīng)設(shè)置為05V電壓模式， 連線時，變送器輸出只連 A+、A-,RA端空懸即可。三、按轉(zhuǎn)換公式編程：根據(jù)轉(zhuǎn)換后變量的精度要求，對轉(zhuǎn)換公式編程有二種形式：1、整數(shù)運(yùn)算,2、實數(shù)運(yùn)算。請見下面梯形圖：（A）、整數(shù)運(yùn)算的梯形圖：該梯形圖是第（1）種溫度傳感變送器（測溫：0200，輸出:420ma按公 式（2-1）以整數(shù)運(yùn)算編寫的轉(zhuǎn)換程序，它可作為一個子程序進(jìn)行調(diào)用。（B）實數(shù)運(yùn)算的梯形圖：阿擺1 工禁運(yùn)獸該梯形圖是對一個真空壓力變送器(量程:00 .1Mpa,輸出：4 2

7、 0ma )按公式 (2-1 )以實數(shù)運(yùn)算編寫的轉(zhuǎn)換程序，可作為一個子程序進(jìn)行調(diào)用。四、編程實例及解析某設(shè)備裝有4種傳感器：1?、真空壓力傳感器，量程為：00.1M pa;輸出給 PLC的信號為4 20ma。22、蒸汽壓力傳感器，量程為：01.0Mpa；輸出給 PLC的信號為42 0ma。3、溫度傳感器，量程為：02 00度;輸出給PLC的信號為42 0m a。4?、 電機(jī)轉(zhuǎn)速，量程為：050轉(zhuǎn)/秒;輸出給PLC的信號為42 0mao該設(shè)備用蒸汽對其罐體加熱，并對溫度要求按設(shè)定的溫度值進(jìn)行溫度控制?？刂品绞讲捎米詣诱{(diào)整電動閥開門角度的大小來改變加熱管道的蒸汽的流量。電動閥的控制信號為420ma

8、,即輸入4ma時，電動閥關(guān)門，輸入20ma時，電動閥門 全開。為此選用了含有4路模擬輸入和一路模擬輸出的模塊EM 235。其4路模擬 量輸入信號皆設(shè)定為020m a電流輸入模式，一路模擬量輸出信號設(shè)定為42 0ma電流輸出模式。要求用觸摸屏顯示這4種信號的時時狀態(tài)值，并在觸摸屏上設(shè)置控制的溫度 參數(shù)，傳給PLC使PLC按此值進(jìn)行溫度控制。由于本文重點(diǎn)是講述有關(guān)模擬 量的輸入與輸出的編程設(shè)計，對觸摸屏的編程設(shè)計不予講述，只提供觸摸屏與PL C的通訊變量：VD0:為真空壓力顯示區(qū)，由P LC傳送給觸摸屏。VD4:為蒸汽壓力值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。VW8:為蒸汽溫度值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸

9、摸屏。VW10:為電機(jī)轉(zhuǎn)速值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。VW12:設(shè)定溫度值區(qū)，由觸摸屏傳送給 PLC.一、硬件電路的配置：（一）、硬件設(shè)置除上述4種傳感器外，選用：1、S 7- 2 0 0PLC 一臺，型號為：CPU22 2 CN 。2、選用E M235模擬量輸入模塊一塊（輸入設(shè)置：020 ma工作模式；輸出 設(shè)置：420m a）。3、變頻器一臺，型號為PI 8 10 0 ,由PLC控制啟停，手動調(diào)速。4、西門子觸摸屏一塊。型號：Smart 7 0 0 ?®件電路圖42曲門電動裝置53觸貫扉動露;k顯示溫度、通力' *空底水 電機(jī)轉(zhuǎn)速2、joionokonG溫度控制方E

10、i蒸汽加出或和辨溫二J Ja二JE /二J I（二）、對傳感器輸出的420 ma轉(zhuǎn)換為顯示量程的公式推導(dǎo)：EM235模擬量輸入輸出模塊，當(dāng)輸入信號為20 ma時，對應(yīng)的數(shù)字量=3 20 0 0,故：輸入=4m a時，對應(yīng)的數(shù)字量=6400 ,對應(yīng)顯示量程值=0。 輸入2 0 m a時， 對應(yīng)的數(shù)字量= 32000,對應(yīng)顯示量程值最大值=Hm,其輸出量與模塊的數(shù)字量的變化關(guān)系 曲線如圖一所示：AIW(32000可得以下4個公式真空壓力轉(zhuǎn)換公式MPai蒸汽壓力轉(zhuǎn)換公式MPa蒸汽溫度轉(zhuǎn)換公式電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換公式這4個轉(zhuǎn)換公式(自定義二個功能,分別計算不同的物以適用于多次調(diào)用去計算個通式，將4個參數(shù)的最大

11、值帶入式中根據(jù)三角形相似定理A ABC* Aade5Q八(；3 2000-6400)塊分別用于實數(shù)與整數(shù)運(yùn)算，而每個功能塊在程序運(yùn)行中又都調(diào)用二次 理量。為此功能塊設(shè)有二個數(shù)字輸入與一個計算結(jié)果輸出三個口 ， 不同物理量的值。請見下面編程 ：AIWx示g陶儲1布第i人整數(shù)河我旃Rm 2 笑敷運(yùn)*玩U ）W" 秋:/式=程溫度而 壓力1QMPK，VDT七中間適此漁 而8：定出m -yorcjJionggong上ong（四）、整數(shù)運(yùn)算功能快（SBR_1）:苻G費(fèi)量現(xiàn)I數(shù)據(jù)w步!注拜EN而300LLW3 1ZHEl_nIN曬»A由錯眼段器酶教手量信號LD2ZHE2_inINDIN

12、7:累人景大程值INIH_OU1砒_dOUTIHT運(yùn)算結(jié)果 整數(shù)強(qiáng)式、輸出國第1總軸A整時轉(zhuǎn)凝力耳1里熱SHOOLPiI |cmpun1 1CFitriyflZHEl：LWO-IMOUTVD期0IVWlOO : 4W# 百伽：最大圣程厘2M ) W12中胸運(yùn)算融 W/1蹲:求般;量撮HEH 0口11SUB_D1 ENEMJIhllOUT川2N1 1VD2Q0"*E4I. *zl-VD212C OflQ(五卜將模塊的數(shù)字量，按對應(yīng)公式轉(zhuǎn)換為量程顯示值的編程1同給2如將AJWCH反空壓力值）轉(zhuǎn)拉為實數(shù)值QVD100,格立壓力最大值（。1 > 4VD104.運(yùn)算結(jié)果“VDOC K 空

13、壓力顯示區(qū)）運(yùn)篁結(jié)果送紿默運(yùn)曼網(wǎng)絡(luò)5畫畫畫I鬲而斤鋼辭速 八WfOO.將有機(jī)靜崖最丈值-即必口九 逗雪懵累一他110工電航轉(zhuǎn)速循果示區(qū)）AfW?-wwOUT-MEOEUCJour -MBOU1INZHE1> ZWE-OIZHE2J1ENMB0 卜田IyonyonggorjLjj：Dng2、分析以上梯形圖可知，該程序編寫的特點(diǎn)：1、選用自定義功能塊編寫轉(zhuǎn)換公式的子程序, （六）、對模擬量輸出的編程處理對罐體溫度控制是采用漸近比較的控制方式進(jìn)行編程。設(shè)計思路是這樣的：當(dāng)罐體的溫度低于設(shè)定溫度1 0度時，控制加熱蒸汽的電動閥門全打開，當(dāng)罐體的溫度低于設(shè)亢 打開1/8,當(dāng)罐體的溫度=設(shè)定溫度時，

14、電動閥門關(guān)閉。電動閥門的控制信號為4斷即輸入4皿時，閥門關(guān)閉 當(dāng)輸入的ma時，閥門全打開.如設(shè)電動閥門全開時.門打開度;L則閥門打開度口二維f16即二Br二如3時，口二Q （全關(guān)）1工二2。m3時，U -1 1全開）川溫度傳感受送器的被視眼曲與輸出電流的關(guān)系代為上二4十絲四 中 200溫度轉(zhuǎn)換公式為；田= 20。乂利畋二史盟 0皿（32000 - 640。）（2-1）式又可變換為：ANk=328 * Th十日虱。 ',tjonejkang將2-1)式帶入(3-2)式，得i,1 &%-64。0)IY = 4 +C32000 - 6400)(3-3)。矽 /1- fzh(月1好,-

15、640。)將(3-3式帶入(3-1)式,府士 Q = (3-4) +,(32000-640®將此式轉(zhuǎn)換為A1WX = (32000-6400),口4 640。JjC；' JSD/J 勺(2-1a)式為溫度與數(shù)字量的關(guān)系式，用它可將設(shè)定溫度值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量。如設(shè)定溫度Tz =1 20度，帶入(2 - 1 a)，可得對應(yīng)數(shù)字量AIW =21 760(3-5)式為數(shù)字量與電動閥門打開度a的關(guān)系式，可用它輸送給模塊不同的數(shù)字量，來改變模塊如：a =1代入(3 -5)可得:AI Wx=32000將32000送入給模塊的AQ VW),模塊的模擬量輸a = 1 /2代入(3 5)式可得

16、：AI W x =19200 將19200送入給模塊的AQW0,模塊的模抄下面是利用漸近比較法進(jìn)行溫度控制的梯形圖：程序解釋見網(wǎng)絡(luò)上的說同籍11-VW50ENW/1?-EMUADUJEN ENOINIOUT-MW®MW0-outIH2EMO同珞12%工=設(shè)定溫度數(shù)手量t VW50 ) 一實測溫度度數(shù)字景(AIW4)0.011SUBJ5J:W5(b 向W&-INI3TIN2-VW52MB 13>1289( iqra)，AQgKOMt WfWTF) 當(dāng)PM卡竽樓1 Y 廣 "rAOWC-19ZK1C齷門打開冢4) .當(dāng)VWS2 >512(硬售)* ACWO-19200(闕門打開1門1局T或 J V IG&132M閥門打刑也上當(dāng)四礙性度差)，力像花平加 福門打用9 / J'同鰭15 當(dāng)蒸汽電磁閥與冷不電說閥都關(guān) 麗時電動閥門關(guān).M0V.WENEMO 6400-陽QLIT，AQW0程序中的Q0 .0為蒸汽電磁閥的輸出信號。Q0.