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1、对输入、输出模拟量的 PLC 编 程的探讨及编程实例解析欧阳学文对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅 仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使 用的问题。不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输 出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转 换公式不对，编出的程序肯定是错误的。比如有 3个温度传 感变送器：、测温范围为0200,变送器输出信号为420ma(2) 、测温范围为0200,变送器输出信号为05V(3) 、测温范围为 100500，变送器输出信号为 4 20ma(1)和(2)二个温度传感变送器，测温范围一
2、样，但 输出信号不同，(1)和(3)传感变送器输出信号一样，但测 温范围不同，这 3 个传感变送器既使选用相同的模拟量输入 模块，其转换公式也是各不相同。一、转换公式的推导下面选用 S7200 的模拟量输入输出模块 EM235 的参数为 依据对上述的 3 个温度传感器进行转换公式的推导： 对于（1）和（3）传感变送器所用的模块，其模拟量输入 设置为020ma电流信号,20ma对应数子量=32000，4 ma 对应数字量=6400；对于（2）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为05V电压信号，5V对应数字量二32000, 0V对应数字量=0；这 3 种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借
3、 助与数学知识帮助，请见下图：上面推导出的（21）、（22）、（23）三式就是对应 （1）、（2）、（3）三种温度传感变送器经过模块转换成 数字量后再换算为被测量的转换公式。编程者依据正确的 转换公式进行编程，就会获得满意的效果。二、变送器与模块的连接通常输出420ma电流信号的传感变送器，对外输出只 有 +、 二根连线，它需要外接 24V 电源电压才能工作，如 将它的+、 二根连线分别与 24V 电源的正负极相连，在被 测量正常变化范围内，此回路将产生420ma电流，见下 左图。下右图粉色虚线框内为EM235模块第一路模拟输入 的框图，它有3个输入端，其A+与A为A/D转换器的+ 输入端，R
4、A与A之间并接250Q标准电阻。A/D转换器是 正逻辑电路，它的输入是05V电压信号，A为公共端， 与PLC的24V电源的负极相连。那么24V电源、传感变送器、模块的输入口三者应如何 连接才是正确的？正确的连线是这样的：将左图电源负极 与传感器输出的负极连线断开，将电源的负极接模块的 A 端，将传感器输出负极接RA端，RA端与A+端并接一起， 这样由传感器负极输出的420ma电流由RA流入250Q标 准电阻产生05V电压并加在A+与A输入端。切记：不可从左图的24V正极处断开，去接模块的信号 输入端，如这样连接，模块是不会正常工作的。对第（2）种电压输出的传感変送器，模块的输入应设置 为05V
5、电压模式，连线时，变送器输出只连A+、A, RA 端空悬即可。三、按转换公式编程： 根据转换后变量的精度要求，对转换公式编程有二种形 式：1、整数运算， 2、实数运算。请见下面梯形图：（A）、整数运算的梯形图： 该梯形图是第（1）种温度传感变送器（测温：0200，输 出：420ma）按公式（21）以整数运算编写的转换程序， 它可作为一个子程序进行调用。（B）实数运算的梯形图：该梯形图是对一个真空压力变送器（量程：0O.IMpa,输 出：420ma）按公式（21）以实数运算编写的转换程序， 可作为一个子程序进行调用。四、编程实例及解析某设备装有4种传感器：1、真空压力传感器，量程为：001Mpa
6、；输出给PLC的信号为420ma。2、蒸汽压力传感器，量程为：0I.OMpa；输出给PLC的 信号为420ma。3、温度传感器，量程为：0200度；输出给PLC的信号为 420ma。4、电机转速，量程为：050转/秒；输出给PLC的信号为 420ma。该设备用蒸汽对其罐休加热，并对温度要求按设定的温 度值进行温度控制。控制方式采用自动调整电动阀开门角 度的大小来改变加热管道的蒸汽的流量。电动阀的控制信 号为420ma,即输入4ma时，电动阀关门，输入20ma时， 电动阀门全开。为此选用了含有4路模拟输入和一路模拟输出的模块 EM235。其4路模拟量输入信号皆设定为020ma电流输入 模式，一路
7、模拟量输出信号设定为420ma电流输出模 式。要求用触摸屏显示这4种信号的时时状态值，并在触摸 屏上设置控制的温度参数，传给PLC使PLC按此值进行温 度控制。由于本文重点是讲述有关模拟量的输入与输出的编程设计，对触摸屏的编程设计不予讲述，只提供触摸屏 与PLC的通讯变量：VDO:为真空压力显示区，由PLC传送给触摸屏。 VD4：为蒸汽压力值显示区，由PLC传送给触摸屏。 VW8：为蒸汽温度值显示区，由PLC传送给触摸屏。 VW10：为电机转速值显示区，由PLC传送给触摸 屏。VW12:设定温度值区，由触摸屏传送给PLC.一、硬件电路的配置：（一）、硬件设置除上述4种传感器外，选用：1、S72
8、00PLC 台，型号 为：CPU222 CN。2、选用EM235模拟量输入模块一块（输入设置：020 ma工作模式；输出设置：420ma）。3、变频器一台，型号为PI8100,由PLC控制启停，手 动调速。4、西门子触摸屏一块。型号：Smart 700硬件 电路图（二）、对传感器输出的420ma转换为显示量程 的公式推导：EM235模拟量输入输出模块，当输入信号为20ma时， 对应的数字量=32000,故：输入=4ma时，对应的数字量二6400,对应显示量程值=0。 输入20ma时，对应的数字量=32000,对应显示量程值最大值二Hm，其输出量与模块的 数字量的变化关系曲线如图一所示：这4个转
9、换公式，前二种为实数运算，后二种为整数运算，BC -ADDE =DE = H.眉仝玉力转萌公巧 Pkx= 0.1(AIWx- 6400(32000- 6400；煞汽压力转接公覚电机转速转酸公式;Aim32000 - 640G：32000 -640C;(32000-6400)为简化程序，自定义二个功能块分别用于实数与整数运 算，而每个功能块在程序运行中又都调用二次，分别计算不同的物理量。为此功能块设有二个数字输入与一个计算结果输出三个口，以适用于多次调用去计算不同物理量的值。请见下面编程:（三）、实数运算功能块（SBR_0）:（四）、整数运算功能快（SBR_1）:（五）、将模块的数字量，按对应公
10、式转换为量程显 示值的编程分析以上梯形图可知，该程序编写的特点：1、选用自定 义功能块编写转换公式的子程序，2、对多个转换变量的调 用采用每个扫描周期对MBO加1的依次循环调用的方式， 这样的编程处理会使编写的程序，简短易读易懂。（六）、对模拟量输出的编程处理 对罐体温度控制是采用渐近比较的控制方式进行编程。设计思路是这样的：当罐休的温度低于设定温度10度时，控制加热蒸汽的电 动阀门全打开，当罐体的温度低于设定温度7度时，电动阀 门打开3/4，当罐体的温度低于设定温度4度时，电动阀门 打开1/2，当罐体的温度低于设定温度2度时，电动阀门打 开1/4，当罐体的温度低于设定温度1度时，电动阀门打开
11、 1/8，当罐体的温度=设定温度时，电动阀门关闭。（21a）式为温度与数字量的关系式，用它可将设定温度值 转换为对应的数字量。如设定温度Tz=12 0度，带入（21 a）,可得对应数字量AIW=21760（35）式为数字量与电动阀门打开度a的关系式，可用 它输送给模块不同的数字量，来改变模块的模拟量输出 值，进而达到改变电动阀门的打开角度。如口： a=1 代入（35）可得：AIWx=32000 将 32000 送入 给模块的AQW0,模块的模拟量输出将产生20ma电 流输入给电动阀的信号输入端，使阀门全打开。 a=1/2 代入（35 ）式可得：AIWx=19200 将 19200 送 入给模块
12、的AQW0,模块的模拟量输出将产生12ma电 流输入给电动阀的信号输入端，使阀门打开 1/2。下面是利用渐近比较法进行温度控制的梯形图：程序解 释见网络上的说明程序中的Q0.0为蒸汽电磁阀的输出信号。Q0.0=1即蒸 汽电磁阀打开，注入蒸汽加热，程序将对罐体内的温度进 行控制。Q0.1为冷水电磁阀的输出信号。Q0.1 = 1即冷水发 打开，注入冷水进行降温，此时电动阀门全开，加速降 温，程序对降温不做控制处理。（七）、PLC输入输出的控制编程输入有 3 个按钮：分别控制变频器、蒸汽电磁阀、水冷 电磁阀的通电与关断：1、启动按钮接PLC的10.0,控制变频器的启动与停止，输 出口为 Q0.3。2、蒸汽电磁阀控按钮，控制蒸汽电磁阀的打开与关闭，输出口为 Q0.03、冷水电磁阀按钮，控制冷水电磁阀的打开与关闭，输出口为 Q0.1控制方式选用一个按钮控制启停，用RS触发器指令编程。Q0.0 与 Q0.1 互锁，即只容许一个电磁阀打开，如蒸汽阀打 开时，按水阀控制按钮，水阀不能打开，只有先关断气阀 后再按水阀，水阀才能打开。见下面梯形图： 本文到此结束，望大家分析探讨，有不对之处请给于指 正。谢谢大家！
