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1、西门子模拟量模块应用,莱钢培训中心 王宪芹Mobile:15336340638 E-mail:lgddwangxianqin1,西门子模拟量模块应用,在工业控制中，某些输入量（如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构（如伺服电动机、调节阀、记录仪等）要求PLC输出模拟信号；而PLC得的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电流或电压，例如420mA、15V、010V，PLC用A/D转换器将它们转换为数字量；D/A转换器将PLC的数字量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。 模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换（模拟量输入）和D/A转换（模拟量
2、输出）。,西门子模拟量模块应用,主要内容,一、模拟量扩展模块的应用简介,三、模拟量扩展模块的寻址（以下以EM235为例）,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,四、模拟量值和A/D转换值的转换,五、编程实例,一、模拟量扩展模块的应用简介,一、模拟量扩展模块的应用简介,1、模拟量扩展模块的作用：,在工业控制中，某些输入量（如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构（如伺服电机、调节阀、记录仪表等）要求PLC输出模拟信号，而PLC得CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电压或电流，如420mA，15V，010V，PLC用A/D转换器将它们转换成数字量。这些数字
3、量可能是二进制的，也可能是十进制的，带正负号的电流或电压在A/D转换后一般用二进制补码表示。,1、模拟量扩展模块的作用：,一、模拟量扩展模块的应用简介,D/A转换器将PLC的数字量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换（模拟量输入）和D/A转换（模拟量输出）。,1、模拟量扩展模块的作用：,一、模拟量扩展模块的应用简介,大中型PLC可以配置成百上千个模拟量通道，它们的D/A、A/D转换器一般是12位的。模拟量I/O模块的输入、输出可以是电压，也可以是电流；可以是单极性的，如05V、010V、420mA；也可以是双极性的，如5V、10V、20mA，模块
4、一般可以输入多种量程的电压或电流。,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,（2）AO模拟量输出模块（EM232）,（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,一、模拟量扩展模块的应用简介,普通,测温,2、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,一、模拟量扩展
5、模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,一、模拟量扩展模块的应用简介,如果传感器输出的模拟量是电压或电流信号（如10V或020mA），可以选用普通的模拟量输入模块，通过拨码开关设置来选择输入信号量程。 注意：按照规范接线，尽量依据模块上的通道顺序使用（AD），且未接信号的通道应短接。,A、普通模拟量输入模块,EM231测温模块,2、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,EM231测温模块技术规范,一、模拟量扩展模块的应用简介,2
6、、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,EM231测温模块技术规范,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（1）AI模拟量输入模块（EM231）,EM231测温模块技术规范,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（2）AO模拟量输出模块（EM232）,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,一、模拟量扩展模块的应用简介,（2）AO模拟量输出模块（EM232）,2、模拟量扩展模块的类型：,EM232输出技术规范,一、模拟量扩展模块的应用简介,（2）AO模拟量输出模块（EM232）,2、模拟量扩展模块的类型：,EM
7、232输出技术规范,一、模拟量扩展模块的应用简介,（2）AO模拟量输出模块（EM232）,2、模拟量扩展模块的类型：,（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）,EM235技术参数,一、模拟量扩展模块的应用简介,2、模拟量扩展模块的类型：,（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）,EM235技术参数,一、模拟量扩展模块的应用简介,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,1、EM235AI/AO接线图,EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输
8、出功能。,EM235接线图,1、EM235AI/AO接线图,EM235接线图,EM235接线图演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X和X；对于电流信号，将RX和X短接后接入电流输入信号的“”端；未连接传感器的通道要将X和X短接。,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,1、EM235AI/AO接线图,EM235接线图,注意： 对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。,二、模
9、拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,6个DIP开关决定了所有的输入设置。也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。 输入校准模拟量输入模块使用前应进行输入校准。其实出厂前已经进行了输入校准，如果OFFSET和GAIN电位器已被重新调整，需要重新进行输入校准。其步骤如下： A、切断模块电源，选择需要的输入范围。 B、接通CPU
10、和模块电源，使模块稳定15分钟。 C、用一个变送器，一个电压源或一个电流源，将零值信号加到一个输入端。,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,D、读取适当的输入通道在CPU中的测量值。 E、调节OFFSET(偏置)电位计，直到读数为零，或所需要的数字数据值。 F、将一个满刻度值信号接到输入端子中的一个，读出送到CPU的值。 G、调节GAIN(增益)电位计，直到读数为32000或所需要的数字数据值。 H、必要时，重复偏置和增益校准过程。,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置,
11、EM235输入数据字格式：,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,可见模拟量到数字量转换器(ADC)的12位读数是左对齐的。最高有效位是符号位，0表示正值。在单极性格式中，3个连续的0使得模拟量到数字量转换器(ADC)每变化1个单位，数据字则以8个单位变化。,EM235输入数据字格式：,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,在双极性格式中，4个连续的0使得模拟量到数字量转换器每变化1个单位，数据字则以16为单位变化。,EM235输入数据字格式：,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,2、EM235AI/AO模块的设置,EM235
12、输出数据字格式：,EM235输出数据字格式给出了12位数据值在CPU的模拟量输出字中的位置： 数字量到模拟量转换器(DAC)的12位读数在其输出格式中是左端对齐的，最高有效位是符号位，0表示正值。,二、模拟量扩展模块接线图及模块设置,模拟量扩展模块的寻址每个模拟量扩展模块，按扩展模块的先后顺序进行排序，其中，模拟量根据输入、输出不同分别排序。模拟量的数据格式为一个字长，所以地址必须从偶数字节开始。例如：AIW0，AIW2，AIW4、AQW0，AQW2。每个模拟量扩展模块至少占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，以此类推。,三、模拟量扩展
13、模块的寻址（以EM235为例）,三、模拟量扩展模块的寻址（以EM235为例）,8输入/8输出,CPU224后面依次排列一个8输入/8输出数字量模块，一个8输入数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块，一个8输出数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块的寻址情况，其中，灰色通道不能使用。,8输入/8输出,三、模拟量扩展模块的寻址（以EM235为例）,注意：CPU若本身带两个AI和两个AO，则从AIW4、AQW4开始,四、模拟量值和A/D转换值的转换,假设模拟量的标准电信号是A0-Am(如：4-20mA)，A/D转换后数值为D0-Dm(如：6400-32000)，设模拟量的标准电信号是A，A/
14、D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系Af(D)可以表示为数学方程： A(DD0)(AmA0)(DmD0)A0。 根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换，得出函数关系Df(A)可以表示为数学方程： D(AA0)(DmD0)(AmA0)D0。,具体举一个实例，以S7-200和4-20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400-32000，即A04，Am20，D06400，Dm32000，代入公式，得出： A(D6400)(204)(320006400)4，假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是640016256004
15、8mA。,又如，某温度传感器，10-60与4-20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出： T=70(AIW06400)2560010可以用T 直接显示温度值,四、模拟量值和A/D转换值的转换,模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子： 某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为(32000/20)464
16、00。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值(单位为KPa)的计算公式为：,四、模拟量值和A/D转换值的转换,VW0的值(AIW0的值6400)(5000100)/(320006400)100(单位：KPa)编程实例您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。,四、模拟量值和A/D转换值的转换,五、编程实例,五、编程实例,五、编程实例,例1输出模拟电压值,五、编程实例,五、编程实例,五、编程实例,例2：使用EM235将模拟电压转化为数字量存入VW0,五、编程实例,例2：使用EM235将模拟电压转化为数字量存入VW0,五、编程实例,例2：使用EM235将模拟电压转化为数字量存入VW0,五、编程实例,例3：量程为010MPa的压力变送器的输出信号为010V。系统控制要求是，当压力大于8MPa时，指示灯亮，否则灯灭。,五、编程实例,例3：量程为010MPa的压力变送器的输出信号为010V。系统控制要求
