對(duì)輸入、輸出模擬量的PLC編程的探討及編程實(shí)例解析

1、對(duì)輸入、輸出模擬量的P LC編 程的探討及編程實(shí)例解析作者:日期：對(duì)輸入、輸出模擬量的PLC編程的探討及編程實(shí)例解析對(duì)于初學(xué)PLC編程的人來(lái)說(shuō)，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?yàn)樗粌H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(wèn)題。不同的傳感變送器，通過(guò)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(duì)，編出的程序肯定是 錯(cuò)誤的。比如有3個(gè)溫度傳感變送器：（1）、測(cè)溫范圍為0200 ,變送器輸出信號(hào)為420ma（2）、測(cè)溫范圍為0200 ,變送器輸出信號(hào)為05V（3）、測(cè)溫范圍為 -100 500 ,變送器輸出信號(hào)

2、為42 Om a（1 ）和（2）二個(gè)溫度傳感變送器，測(cè)溫范圍一樣，但輸出信號(hào)不同，（1） 和（3）傳感變送器輸出信號(hào)一樣，但測(cè)溫范圍不同，這3個(gè)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(duì)上述的3個(gè) 溫度傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)：對(duì)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(hào) ,2 0 ma對(duì)應(yīng)數(shù)子量=32000,4 m a對(duì)應(yīng)數(shù)字量=6 4 00;對(duì)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(hào)，5V對(duì)應(yīng)數(shù)字量=3 200 0 , 0 V對(duì)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(lè)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(shí)幫助， 請(qǐng)見(jiàn)下圖：傳感器測(cè)溫T=?。/時(shí)輸出電流I=20tm,模塊轉(zhuǎn)換數(shù)字量AIWu嵬口抽測(cè)溫丁工口”(1-1)放可列;時(shí)，輸出電流1乂3 模塊轉(zhuǎn)換數(shù)字量色麗64。口.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(cè)溫T=20臚時(shí)，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(duì)應(yīng)（1）、（2）、（3）三 種溫度傳感變送器經(jīng)過(guò)模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再換算為被測(cè)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(huì)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(hào)的傳感變送器，對(duì)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(cè)量正常變化范圍內(nèi)，此回路將產(chǎn)生42 0 ma電流，見(jiàn) 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(gè) 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(hào),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(kāi)，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(kāi)，去接模塊的信號(hào)輸入端，如這樣連接， 模塊是不會(huì)正常工作的。對(duì)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(shí)，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(duì)轉(zhuǎn)換公式編程有二種形式：1、整數(shù)運(yùn)算,2、實(shí)數(shù)運(yùn)算。請(qǐng)見(jiàn)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(cè)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(gè)子程序進(jìn)行調(diào)用。（B）實(shí)數(shù)運(yùn)算的梯形圖：阿擺1 工禁運(yùn)獸該梯形圖是對(duì)一個(gè)真空壓力變送器(量程:00 .1Mpa,輸出：4 2

7、 0ma )按公式 (2-1 )以實(shí)數(shù)運(yùn)算編寫的轉(zhuǎn)換程序，可作為一個(gè)子程序進(jìn)行調(diào)用。四、編程實(shí)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(hào)為4 20ma。22、蒸汽壓力傳感器，量程為：01.0Mpa；輸出給 PLC的信號(hào)為42 0ma。3、溫度傳感器，量程為：02 00度;輸出給PLC的信號(hào)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(hào)為42 0mao該設(shè)備用蒸汽對(duì)其罐體加熱，并對(duì)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?dòng)調(diào)整電動(dòng)閥開(kāi)門角度的大小來(lái)改變加熱管道的蒸汽的流量。電動(dòng)閥的控制信號(hào)為420ma

8、,即輸入4ma時(shí)，電動(dòng)閥關(guān)門，輸入20ma時(shí)，電動(dòng)閥門 全開(kāi)。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(hào)皆設(shè)定為020m a電流輸入模式，一路模擬量輸出信號(hào)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(hào)的時(shí)時(shí)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(jì)，對(duì)觸摸屏的編程設(shè)計(jì)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(tái)，型號(hào)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(tái)，型號(hào)為PI 8 10 0 ,由PLC控制啟停，手動(dòng)調(diào)速。4、西門子觸摸屏一塊。型號(hào)：Smart 7 0 0 ?®件電路圖42曲門電動(dòng)裝置53觸貫扉動(dòng)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(duì)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(hào)為20 ma時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量=3 20 0 0,故：輸入=4m a時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量=6400 ,對(duì)應(yīng)顯示量程值=0。 輸入2 0 m a時(shí)， 對(duì)應(yīng)的數(shù)字量= 32000,對(duì)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(gè)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(gè)轉(zhuǎn)換公式(自定義二個(gè)功能,分別計(jì)算不同的物以適用于多次調(diào)用去計(jì)算個(gè)通式，將4個(gè)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(shí)數(shù)與整數(shù)運(yùn)算，而每個(gè)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(gè)數(shù)字輸入與一個(gè)計(jì)算結(jié)果輸出三個(gè)口 ， 不同物理量的值。請(qǐng)見(jiàn)下面編程 ：AIWx示g陶儲(chǔ)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(cuò)眼段器酶教手量信號(hào)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(guó)第1總軸A整時(shí)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(duì)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(shí)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(duì)模擬量輸出的編程處理對(duì)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(jì)思路是這樣的：當(dāng)罐體的溫度低于設(shè)定溫度1 0度時(shí)，控制加熱蒸汽的電動(dòng)閥門全打開(kāi)，當(dāng)罐體的溫度低于設(shè)亢 打開(kāi)1/8,當(dāng)罐體的溫度=設(shè)定溫度時(shí)，

14、電動(dòng)閥門關(guān)閉。電動(dòng)閥門的控制信號(hào)為4斷即輸入4皿時(shí)，閥門關(guān)閉 當(dāng)輸入的ma時(shí)，閥門全打開(kāi).如設(shè)電動(dòng)閥門全開(kāi)時(shí).門打開(kāi)度;L則閥門打開(kāi)度口二維f16即二Br二如3時(shí)，口二Q （全關(guān)）1工二2。m3時(shí)，U -1 1全開(kāi)）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(duì)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(duì)應(yīng)數(shù)字量AIW =21 760(3-5)式為數(shù)字量與電動(dòng)閥門打開(kāi)度a的關(guān)系式，可用它輸送給模塊不同的數(shù)字量，來(lái)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(jiàn)網(wǎng)絡(luò)上的說(shuō)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(shí)測(cè)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(kāi)冢4) .當(dāng)VWS2 >512(硬售)* ACWO-19200(闕門打開(kāi)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(shuō)閥都關(guān) 麗時(shí)電動(dòng)閥門關(guān).M0V.WENEMO 6400-陽(yáng)QLIT，AQW0程序中的Q0 .0為蒸汽電磁閥的輸出信號(hào)。Q0.