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1、主编：孙平主编：孙平浙江水利水电学院浙江水利水电学院2013.52013.5第第4章章 S7-200 PLC的模拟控制技术的模拟控制技术第第4章章 S7-200PLC的模拟量的模拟量I/O扩展扩展模拟量输入模拟量输入/输出扩展模块输出扩展模块EM231： 4路模拟输入，路模拟输入，12位位A/D转换转换 ，分为模拟量输入、，分为模拟量输入、热电阻温度测量、热电偶温度测量模块等三种。热电阻温度测量、热电偶温度测量模块等三种。 EM232： 2路模拟输出，路模拟输出，12位位D/A转换转换 。模拟量输出可以是。模拟量输出可以是DC-10+10V模拟电压或模拟电压或020mA模拟电流。模拟电流。EM
2、235： 4模拟输入，模拟输入，1模拟输出，模拟输出，12位位D/A转换转换 。 孙孙 平主编平主编 （详见（详见可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用第三版、高教出版社第三版、高教出版社2013年秋季出版）年秋季出版）一、模拟量输出模块一、模拟量输出模块EM232应用技术应用技术 EM232应用案例：应用案例： 使用西门子使用西门子PLC和和MM420变频器对一台型号为变频器对一台型号为YS63-4JT180W的三相交流异步电动机的转速控制。的三相交流异步电动机的转速控制。 要求在要求在PLC上设置两个按钮，分别控制模拟量上设置两个按钮，分别控制模拟量输出模块输出模块EM232输出电压
3、大小，从而控制变频器的输出电压大小，从而控制变频器的增、减速。按增速按钮，变频器加速，但不能超过增、减速。按增速按钮，变频器加速，但不能超过50HZ，按减速按钮，最低频率为，按减速按钮，最低频率为0 HZ。孙孙 平主编平主编 （详见（详见可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用第三版第第三版第4章）章） 设变频器在模拟输入设变频器在模拟输入010V电压作用下，电动机作电压作用下，电动机作050 HZ运行。运行。EM232的模拟输出接的模拟输出接MM420的的AIN+、AIN-模拟输入端，模拟输入端，M0接接2脚脚0V（共地），（共地），Q0.0接接DIN1（ON/OFF控制端）。控制端）。
4、 I0.0、I0.1：EM232输出电压调节，输出电压调节，I0.2、I0.3 ：ON/OFF控控制。制。1、电气原理图图图1模拟控制调速电气原理图模拟控制调速电气原理图 2、变频器参数设置图图2 EM223输出特性曲线输出特性曲线 3、EM232输出特性 网络网络1，起动（，起动（I0.2）/停停止（止（I0.3）按钮分别控制）按钮分别控制Q0.0线圈的通线圈的通/断电，进断电，进而控制变频器而控制变频器MM420的的正转正转/停车命令端停车命令端DIN1的的状态。状态。网络网络2调用调速子程序。调用调速子程序。4、模拟调速的主程序 在增速按钮在增速按钮I0.0按下时，按下时， T32的上跳
5、的上跳沿，沿， VW100单元的数值递增单元的数值递增5。以使。以使EM232输出模拟电压数值递增，变频输出模拟电压数值递增，变频器升频，电动机加速。器升频，电动机加速。5、模拟调速（频率调节）子程序 5ms的时钟脉冲信号发生器，产生的时钟脉冲信号发生器，产生脉冲脉冲T32的上跳沿的上跳沿 。 在减速按钮在减速按钮I0.1按下时，按下时， T32的上跳的上跳沿，沿， VW100单元的数值递减单元的数值递减5。以使。以使EM232输出模拟电压数值递减，变频输出模拟电压数值递减，变频器降频，电动机减速。器降频，电动机减速。变频器上、下限频率的处理程序 VW100的数值大于等于的数值大于等于3200
6、0时，字时，字传送指令将传送指令将VW100的数值设定为的数值设定为32000，使得变频器输出频率为，使得变频器输出频率为50HZ。 VW100的数值小于等于的数值小于等于0时，字传送时，字传送指令将指令将VW100的数值设定为的数值设定为0，使得变频，使得变频器输出频率为器输出频率为0HZ。 模拟量输出程序：模拟量输出程序： 将经过调节后将经过调节后VW100的数值送到的数值送到EM232的模拟电压输出通道的模拟电压输出通道AQW0，通，通过变频器控制电动机按照设定频率运行。过变频器控制电动机按照设定频率运行。6、系统运行调试频率（输出电压）调节速度的选择频率（输出电压）调节速度的选择 T3
7、2和和T96的时间基准为的时间基准为1ms，改变，改变T32和和T96的时间预置值，可以改变模拟量递增、的时间预置值，可以改变模拟量递增、递减的速度和灵敏度；也可以通过递减的速度和灵敏度；也可以通过ADD、SUB指令中数值的加、减量来改变模拟量输指令中数值的加、减量来改变模拟量输出调节的速度和灵敏度。出调节的速度和灵敏度。二、模拟量输入模块二、模拟量输入模块EM231应用技术应用技术 EM231的输入通道分为的输入通道分为A、B、C、D等等4个，每个，每个输入通道有个输入通道有3个连接端，分别为个连接端，分别为Rn、n+、n-（n为通道号），可以连接模拟电压与模拟电流输入。为通道号），可以连接
8、模拟电压与模拟电流输入。连接模拟电流输入信号时，先将连接模拟电流输入信号时，先将Rn和和n+短接，再把短接，再把模拟电流输入信号连接到模拟电流输入信号连接到n+和和n-。 EM231应用案例：应用案例：要求测量采样要求测量采样2路模拟电压输路模拟电压输入（入（05V），），1路模拟电流输入路模拟电流输入(020mA)，并把模，并把模拟输入的转换数值结果存放到变量寄存器拟输入的转换数值结果存放到变量寄存器V中。中。 孙孙 平平主编主编 （详见（详见可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用第三版第第三版第4章）章） EM231是一个是一个4路输入通道的路输入通道的AD转换模块，用于转换模块，用
9、于把标准电信号（模拟电压、电流）转化为数字量，数把标准电信号（模拟电压、电流）转化为数字量，数字量变化范围：字量变化范围：032000。 1、EM231的输入特性曲线图图3 EM231输入特性曲线输入特性曲线 EM231的的A、B通道为电压输入；通道为电压输入；C通道为电流输入，将通道为电流输入，将C+和和RC端连在了一起；端连在了一起； D通道悬空，将通道悬空，将D+ 、D-端短接。端短接。 2、电气原理图图图4 模拟输入模拟输入EM231接线示意图接线示意图 EM231在在PLC扩展的扩展的0号位置，通道地址分别为号位置，通道地址分别为AIW0、AIW2、AIW4和和AIW6，A/D转换的
10、数字量转换的数字量存放到存放到VW100、VW102和和VW104变量存储空间。变量存储空间。3、软件编程 三、三、CPU224XP集成模拟量输入的应用集成模拟量输入的应用 CPU224XP PLC是一个具有是一个具有24点点I/O（开关量）、（开关量）、2路模拟输路模拟输入和入和1路模拟输出的小型多功能可编程控制器，模拟输入信号要求路模拟输出的小型多功能可编程控制器，模拟输入信号要求为为010V直流电压。输入、输出特性同图直流电压。输入、输出特性同图3和图和图2 。 CPU224XP应用案例：应用案例：PLC应用程序将输入通道的模拟量转应用程序将输入通道的模拟量转换成实际水深的米数。换成实际
11、水深的米数。 选择选择ND-21型投入式安装的压力式液位变送器作为液位检测型投入式安装的压力式液位变送器作为液位检测传感器，液位变送器将传感器，液位变送器将05米水深对应的压力转换为米水深对应的压力转换为4mA20mA的仪表输出。的仪表输出。 孙孙 平平主编主编 （详见（详见可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用第三版第第三版第4章）章）图图5 PLC电气原理图电气原理图 液位变送器的液位变送器的4mA20mA的仪表输出，经的仪表输出，经500电阻转换为电阻转换为010V电压信号，送入电压信号，送入PLC模拟量输入通道模拟量输入通道A。1、电气原理图网络网络1根据起、停信号使能子程根据起
12、、停信号使能子程序调用网络序调用网络 。网络网络2调用模拟量转换子程序调用模拟量转换子程序 。2、模拟量转换主程序 PLC模拟量转换程序分为主程序和子程序两部分。模拟量转换程序分为主程序和子程序两部分。子程序：子程序：PLC A+端（端（AIW0）输入数据；）输入数据；设定最大测量水深为设定最大测量水深为5.0米；米；模拟量转换输出结果存放到模拟量转换输出结果存放到VD200单元（实际水深米数）。单元（实际水深米数）。3、局部变量表 局部变量表：局部变量表：inALW：传感器模拟量输入值；：传感器模拟量输入值；yblc：水深最大值；：水深最大值；sjds: 实际水深。实际水深。 网络网络1用来
13、实现减去用来实现减去04mA部分的数据，在无水时，部分的数据，在无水时，ND-21投入式液位变送器的输出电流为投入式液位变送器的输出电流为4mA，传感器模，传感器模拟量输入值（拟量输入值（inALW）对应为）对应为6400，减法运算结果应，减法运算结果应该为该为0，小于，小于0是错误现象，此时应将实际水深输出为是错误现象，此时应将实际水深输出为0，并跳过网络，并跳过网络2、3，转到标号，转到标号1返回主程序。返回主程序。4、模拟量转换子程序 网络网络2用来将水深模用来将水深模拟量输入值的整数转拟量输入值的整数转换为浮点数。换为浮点数。网络网络3用来将浮点数用来将浮点数转换为实际水深（米转换为实
14、际水深（米数）并输出。数）并输出。 4、模拟量转换子程序 5、实际水深的转换公式 式中：式中：A/D最大值最大值25600.00=32000 （A/D转换转换最大数值）最大数值）-6400.0 （ 4mA A/D转换数值）转换数值）图图6 液位变化组态界面液位变化组态界面6、组态软件设计 通过模拟量输入、输出模块技术的通过模拟量输入、输出模块技术的3个应用案例可个应用案例可以看出，小型以看出，小型PLC在模拟量信息处理有着一定的实用在模拟量信息处理有着一定的实用意义。意义。 结合组态可视化编程，结合组态可视化编程，CRT（LED）、）、HMI实实时动态显示、网络的远程控制，时动态显示、网络的远程控制，PLC的过程控制性能的过程控制性能不断提升。已成为不断提升。已成为PLC应用的一个重要方向。应用的一个重要方向。 谢谢各位同学和老师！谢谢各位同学和老师！ 欢迎各位对欢迎各位对可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用教材提出指正和修订意见。教材提出指正和修订意见。 教材主编：孙平教材主编：孙平
