S7300模擬量采集

1、寧 波 技 師 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) 課題名稱 S7-300PLC模擬量采集 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 寧波技師學(xué)院電氣技術(shù)系二零零一二年 五 月摘要模擬量是指變量在一定范圍連續(xù)變化的量也就是在一定范圍（定義域）內(nèi)可以取任意值。數(shù)字量是分立量不是連續(xù)變化量只能取幾個(gè)分立值二進(jìn)制數(shù)字變量只能取兩個(gè)值變送器是把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R(shí)別的信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。至于有時(shí)候與傳感器通用是因?yàn)楝F(xiàn)代的多數(shù)傳感器的輸出信號(hào)已經(jīng)是通用的控制器可以接收的信號(hào)，此信號(hào)可以不經(jīng)過變送器的轉(zhuǎn)換直接為控制器所識(shí)別。所以，傳統(tǒng)意義上的“變送器”意義應(yīng)該是：“把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以被控制器或者測(cè)量?jī)x表所

2、接受標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的儀器”。在自控中：信號(hào)源->傳感器->變送器->運(yùn)算器控制器->執(zhí)行機(jī)構(gòu)->控制輸出。在時(shí)間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量稱為模擬量，一般模擬量輸入輸出分別用AI/AO表示。模擬量指控制系統(tǒng)量的大小是一個(gè)在一定范圍內(nèi)變化的連續(xù)數(shù)值，比如溫度，從0-100度，壓力從0-10MPA，液位從1-5米，電動(dòng)閥門的開度從0-100%，等等，這些量都是模擬量。 輸出的量為模擬量即為“模擬量輸出”。最常用的地方是電子技術(shù)領(lǐng)域，比如DA轉(zhuǎn)換輸出的即為模擬電流/電壓（連續(xù)變化的電流/電壓），模擬整流電路輸出的也是模擬量。從數(shù)學(xué)角度，如果物理某在t時(shí)刻輸出量a(t)呈a(t

3、)=F(t)的連續(xù)函數(shù)關(guān)系，則輸出量為模擬量。 這次試驗(yàn)壓力的測(cè)試，水流的高度。關(guān)鍵字：模擬量、壓力、水流目 錄1引 言12 總體設(shè)計(jì)23 模擬量輸入32.1 模擬量輸入模塊32.2 模擬量輸入?？斓慕泳€方式32.3量程卡的設(shè)置52.4輸入模塊設(shè)置64 軟件設(shè)計(jì)84.1AI系統(tǒng)84.1 AI程序10致謝11參考文獻(xiàn)121 引 言模擬量輸入/輸出量程轉(zhuǎn)換的概念是實(shí)際的工程量，如壓力、溫度、流量等要采用各種類型傳感器進(jìn)行測(cè)量。傳感器將標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流、溫度或流量信號(hào)供PLC采集，PLC的模擬量輸入模塊將該電壓、電流、溫度、流量信號(hào)等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。在PLC程序內(nèi)部要對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行比較、運(yùn)算時(shí)，

4、常需將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理值。而經(jīng)程序運(yùn)算后得到的結(jié)果先要轉(zhuǎn)換成與實(shí)際工程對(duì)應(yīng)的浮點(diǎn)數(shù)，再經(jīng)模擬量輸出模版轉(zhuǎn)換成電壓、電流、信號(hào)去控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這樣就需要在程序中調(diào)用功能塊完成量程轉(zhuǎn)換。比如這個(gè)工程，調(diào)試的是一個(gè)流量調(diào)節(jié)回路中，流量變送器輸出2-2-MA DC信號(hào)到SM331模擬輸入模塊，模塊將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)，然后在程序中調(diào)用FC105將該值轉(zhuǎn)換成工程量，我們就可以監(jiān)視實(shí)際工程中的流量值了。2 總體設(shè)計(jì) 模擬量AI采用SM311模塊是8x12Bit（8通道12位）對(duì)應(yīng)貨號(hào)是6ES7 331-7KF02-OABO，在模數(shù)轉(zhuǎn)化上利用傳感器或變送器的，電壓或電流取出的值，到AI模塊上進(jìn)行

5、轉(zhuǎn)換，然后把值傳給西門子的CPU進(jìn)行處理，從而檢測(cè)控制傳感器的值，如圖2-1圖2-1本課題完成一下功能要求：1.對(duì)變送器進(jìn)行取值，并進(jìn)行控制2.對(duì)模數(shù)功能塊FC105進(jìn)行調(diào)用3.對(duì)AI模塊進(jìn)行設(shè)置4.對(duì)AI量程塊進(jìn)行選擇3 模擬量輸入2.1 模擬量輸入模塊模擬量輸入用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻，用來實(shí)現(xiàn)PLC與模擬量過程信號(hào)的連接。模擬量輸入模塊如圖2-1所示，將從過程發(fā)送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成供PLC內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)。本次工程用的是SM311輸入模塊如圖2-1所示。該模塊具有如下特點(diǎn)：分辨率為9到15位+符號(hào)位（用于不同的轉(zhuǎn)換時(shí)間），可設(shè)置不同的測(cè)量范圍。通過量程模塊可以機(jī)

6、械調(diào)整電流/電壓的基本測(cè)量范圍。用PG上的STEP 7硬件組態(tài)工具可進(jìn)行微調(diào)。模塊把診斷和超限中斷發(fā)送到可編程控制器的CPU中。模塊向CPU發(fā)送詳細(xì)的診斷信息。 圖2-12.2 模擬量輸入?？斓慕泳€方式兩線制電流和四線制電流都只有兩根信號(hào)線，它們之間的主要區(qū)別在于：兩線制電流的兩根信號(hào)線既要給傳感器或者變送器供電，又要提供電流信號(hào);而四線制電流的兩根信號(hào)線只提供電流信號(hào)。因此，通常提供兩線制電流信號(hào)的傳感器或者變送器是無源的;而提供四線制電流信號(hào)的傳感器或者變送器是有源的，因此，當(dāng)PLC的模板輸入通道設(shè)定為連接四線制傳感器時(shí)，PLC只從模板通道的端子上采集模擬信號(hào)，如圖2-3，而當(dāng)PLC的模板

7、輸入通道設(shè)定為連接二線制傳感器時(shí)，如圖2-2，PLC的模擬輸入模板的通道上還要向外輸出一個(gè)直流24V的電源，以驅(qū)動(dòng)兩線制傳感器工作。圖2-2兩限制傳感器接線圖2-3四限制傳感器接線傳感器型號(hào)：1、兩線制(本身需要供給24vDC電源的，輸出信號(hào)為4-20MA，電流)即+接24vdc,負(fù)輸出4-20mA電流。2、四線制(有自己的供電電源，一般是220vac ，信號(hào)線輸出+為4-20ma正，-為4-20ma負(fù)。PLC：(以2正、3負(fù)為例)1、兩線制時(shí)正極2輸出24VDC電壓，3接收電流)，所以遇到兩線制傳感器時(shí)，一種接法是2接傳感器正，3接傳感器負(fù);跳線為兩線制電流信號(hào)。二種接法是2懸空，3接傳感器

8、的負(fù)，同時(shí)傳感器正要接柜內(nèi)24vdc;跳線為兩線制電流信號(hào)。(以2正、3負(fù)為例)2、四線制時(shí)正極2是接收電流，3是負(fù)極。(四線制好處是傳感器負(fù)極信號(hào)與柜內(nèi)M為不同電平時(shí)不會(huì)影響精度很大，因?yàn)槭莻鞲衅鞅旧黼娏鞯幕芈?遇到四線制傳感器時(shí)，一種方法是2接傳感器正，3接傳感器負(fù)，plc跳線為4線制電流?！皞鞲衅髡cplc的3相連，2懸空，跳線為兩線制電流?！贝藯l在四線制和二線制傳感器均適用，大家可以自己試驗(yàn)，好用的頂起來。(以2正、3負(fù)為例)3、四線制傳感器與plc兩線制跳線接法：信號(hào)線負(fù)與柜內(nèi)M線相連。將傳感器正與plc的3相連，2懸空，跳線為兩線制電流。(以2正、3負(fù)為例)4、電壓信號(hào)：2接傳感器

9、正，3接傳感器負(fù)，plc跳線為電壓信號(hào)。2.3量程卡的設(shè)置量程卡 在模板的左側(cè)裝有量程卡，允許的設(shè)置為“A”，“B”，“C”和“D”，分別適用于不同的測(cè)量的類型和范圍。在安裝模板前必須正確地設(shè)置它。沒有量程卡的模擬量模板具有適應(yīng)電壓和電流測(cè)量的不同接線端子，這樣，通過正確地連接有關(guān)端子可以設(shè)置測(cè)量的類型。關(guān)于設(shè)置不同的測(cè)量類型及測(cè)量范圍的簡(jiǎn)要說明印在模板上。對(duì)于這個(gè)工程，水位的測(cè)量采用的是二線制變送器，所以選擇“D”，如圖2-4所示。圖2-42.4輸入模塊設(shè)置在“硬件”界面下設(shè)置好機(jī)架后，雙擊輸入模塊“ATBx12bit”，如下圖：雙擊輸入模塊后會(huì)彈出一個(gè)執(zhí)行框，點(diǎn)擊“地址”后，將開始地址改為

10、“256”如下圖：改完地址后，再點(diǎn)擊“輸入”，將“測(cè)量型號(hào)”中點(diǎn)擊“2DMU”設(shè)置傳感器的類型。（本次用的是兩線的變送器）。如下圖：4 軟件設(shè)計(jì)4.1AI系統(tǒng) 建立一個(gè)西門子硬件模塊在添加好電源和CPU后，在配置文件中選擇AI模塊如圖4-1 圖4-1在添加完成時(shí)在硬件系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)此模塊如圖4-2 圖4-2在此操作成功后雙擊進(jìn)行選擇，設(shè)置對(duì)話框點(diǎn)輸入。如圖4-3圖4-3在選擇完成后點(diǎn)確定，就可以了，然后就是程序編寫。4.1 AI程序在S7-300中AI模塊的程序已經(jīng)，廠方已經(jīng)寫好，只要進(jìn)行功能模塊的調(diào)用就好了，調(diào)用方法 如圖4-4圖4-4在圖4-4的下對(duì)話框下找到FC105功能塊，如圖4-5圖4

11、-5IN：使能端。HI_LIM：高線。L0_LIM：低線。BIPOLAR：極性。RET_VAL：報(bào)錯(cuò)存入。OUT：輸出的值（液位）致謝本人的課題報(bào)告一直是在指導(dǎo)老師章小通的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。章老師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，為人和藹可親。并且在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，章老師不斷對(duì)我得到的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的課題學(xué)習(xí)能夠深入地進(jìn)行下去，也使我接觸到了許多理論和實(shí)際上的新問題，使我做了許多有益的思考。在此表示誠摯的感謝和由衷的敬意。同時(shí),也要感謝學(xué)校給予我這個(gè)深造的平臺(tái)，濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境！在此，我還要感謝在一起共同學(xué)習(xí)的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至設(shè)計(jì)的順利完成。特別感謝教我們的陳老師，對(duì)本課題做了不少工作，給予我不少的幫助。論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！謝謝參考文獻(xiàn)【1】西門子（中國）有限公司,SimaticStep7程序設(shè)計(jì)編程手冊(cè)【2】程周，可編程序控制器