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:4亠亠對(duì)輸入、輸出模擬量的PLC編程的探討及編程實(shí)例解析j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：、測(cè)溫范圍為0200 ，變送器輸出信號(hào)為420ma(2 )、測(cè)溫范圍為0-200，變送器輸出信號(hào)為05V(3)、測(cè)溫范圍為 -100-50 0 ，變送器輸出

2、信號(hào)為42 0m 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，其轉(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05V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)

3、字量=0;這3種傳感変送器的轉(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：200Ti»AW. WOO磚®黔盼rw關(guān)系圖*1b_CAIW200LE AiwfLJV/ftjMK<2)傳 S SfT/AIW 系圖IIbX1W> _Ld_ Ja白 007m XK»O睛S器丁fAlW關(guān)系圖(1)傳感器測(cè)溫TTCiV時(shí)，輸出電流I=3Dma.模塊轉(zhuǎn)換數(shù)宇量皿今加叫測(cè)潟T-0%時(shí)，輸出電流曰迪 模塊轉(zhuǎn)換數(shù)字量A1W-6400. TAIW的關(guān)系曲線如上左圖所示，根 據(jù)三角冊(cè)相似定理可知：垃DM d由E知；屮故可列；空二竺.，(1-1)cn DMAB=2

4、00 CDTk M=32Q0O-e40O D滬Al恤一應(yīng)OQ 帶入(1-1)式、可得i F(32000-6400)(2-1)卩(2)借感器測(cè)溫TW時(shí)時(shí)，輸出曲壓V-5V, «塊轉(zhuǎn)換數(shù)宇：上面推導(dǎo)出的（2-1 ）、（2 -2）、（ 2- 3）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4-2 0ma電流信號(hào)的傳感變送器,對(duì)外輸出只有亠二根 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)

5、量正常變化范圍內(nèi)，此回路將產(chǎn)生4-20 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 Q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。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+端并接一起，這樣由 傳感器負(fù)極輸出的42 0 ma電流由RA流入250Q標(biāo)

6、準(zhǔn)電阻產(chǎn)生05V電壓并 加在A+與A-輸入端。切記：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 ）種電壓輸出的傳感変送器，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-,R A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：0-200 ,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：LDIENENOiDL

7、R EtJENO岡埒1災(zāi)瀕送a鮒阿 離空氐tr«）漁盅實(shí)撤ffi-Atnoth話至E力Jk大iSf 01 * -win* 運(yùn)It結(jié)果yvuek HE旺力毘示逕SMOO1IiwSiraENENOENCUflQ1-IMWJTrVDICMVDioa-INIOUTP4C?tn-AIU/O-IMOUTVD如VD41>OUTvol 13)1hulrEN陰IM1OdTvon 2-1阿ENcunVD112VO 112-fWlOUT&00 a-ikjSOgoo:Ml.'Ozone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 0ma ）按公式 （2-1 ）以

8、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 P a;輸出給 PL C的信號(hào)為4 20ma。 ?2、蒸汽壓力傳感器，量程為：0-1.0Mpa ;輸出給 PLC的信號(hào)為4-2 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 0 m a。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。 控制方式采用自動(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,即輸入4ma時(shí)

9、，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 23 5。其4路模擬 量輸入信號(hào)皆設(shè)定為020ma電流輸入模式，一路模擬量輸出信號(hào)設(shè)定為4-2 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。VW10 :為電機(jī)轉(zhuǎn)速值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。

10、 VW12 :設(shè)定溫度值區(qū)，由觸摸屏傳送給 P LC.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。0 ?硬件電路圖S m art 7 0闊門電如fi4、西門子觸摸屏一塊。型號(hào)rn融換耳功®: L顯示浚度"S力、ASJE力*跑機(jī)轉(zhuǎn)速R ills設(shè)醫(yī),r, r）（ I r420 ma轉(zhuǎn)換為顯示量程的公式推導(dǎo):（二）、對(duì)傳感器

11、輸出的EM235模擬量輸入輸出模塊,當(dāng)輸入信號(hào)為20 m a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20m 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：' 3 I?r4k 一AIW1 9/JC根據(jù)三角形榔隔負(fù)BMDE版豊唱整理得£1A3這是n式，將4個(gè)參數(shù)的e大值帶入式中,CWk-斜 QQ) (32000-MOO)"真空壓力轉(zhuǎn)換公兀2.蒸汽壓力轉(zhuǎn)換公式;雖=畑阪-6400)(菟 000-64 00)單位：惱Pa I蒸汽溫度轉(zhuǎn)換公

12、式;單位；度.4、電機(jī)轉(zhuǎn)謹(jǐn)轉(zhuǎn)換公式;滋=£"(山們-鉗°°“ Ic 詁鳥(niǎo)*幻門r(32000-6400；J J 巳夫，二這4個(gè)轉(zhuǎn)換公式，前二種為實(shí)數(shù)運(yùn)算，后二種為整數(shù)運(yùn)算，為簡(jiǎn)化程序，自定義二個(gè)功能 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，分別計(jì)算不同的物 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，以適用于多次調(diào)用去計(jì)算不同物理量的值。請(qǐng)見(jiàn)下面編程 ：(三)、實(shí)數(shù)運(yùn)算功能塊(SB R _ 0 ):4 ' ' '耳 ' ' 'E > ' 7 »

13、1 * a， 1，9 " 1 * 110“ > -11 1 1A » '13' < 14 - ''1費(fèi)就莞也1就驚尖S1注釋ENIN90 OL5 HI rINJNiTSHfhmreal輸入播大量程館ININIJOUT£H|otOUTREAL1這11培熹 翼敷?式）輻B 1E' f 17- I 1S' '1，於LOG（四）、整數(shù)運(yùn)算功能快（SBR_1）:苻號(hào)1費(fèi)量蔓型1ittt1EN1H'BOOLLM3ZHEl_nIM腳T'tfjAEblUW 轉(zhuǎn)軸數(shù)芋量il號(hào)LD2£HE2

14、_inIMDiNT鐵人*KS程值IKIH GUIZHE_otOtT嗣T匡算綺麋 < 對(duì)攤歲）輔出（五）、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FW 3g汽壓力fflS施)粉為兵數(shù)值->voioo,將蒸汽JI力最大fl|( M八>VM必is«6«- >VO4f VO4MBOpENW2to-SHI.rSti2 GSHI <4Ml 0s)4I需洽欽婷”0轄裁g量如"克®值星惑ENMeo ” B2ArW4-200-ZHE1> ZH"2HE2 inMIOs )gongkongMSBINC_ftENENOINO

15、UT-MBOMeoHFHOV 5-ITENENOChI MlOil"MBOM1,01£j"OjjCj2、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10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)定打開(kāi)1/8,當(dāng)罐體的溫度=設(shè)定溫度時(shí),電動(dòng)閥門關(guān)閉。電動(dòng)閥門的控制信號(hào)為420niN謳卩輸入4z時(shí)，閥門關(guān);PJb當(dāng)輪入龍OiHN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=1,則閥門打開(kāi)度a =216

16、即Jbr=4iRia 時(shí)，a 二0 （全關(guān)）R二20jna 時(shí)，a -1 C 全開(kāi)）屮溫度蘇竝器的被測(cè)溫度與輸出電流般系式弼. = 4+翳爐2”泡度轉(zhuǎn)換公式為"叫眾器"j（2-1）式艾可變換為：AT収 =128 - Thx十6400將Z式帶入Z式，鬲心+5心渤（32000 - 6400）C3-3） *將&如入Z式.得：-器鵲將此式轉(zhuǎn)換為占乂麻=t32000-600）.a640lC 3_f>丄y（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 2 0度，帶入（2 - 1a）,可得對(duì)應(yīng)數(shù)字量AIW =21 760（

17、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 W ,模塊的模擬量輸a = 1 12代入（3 5）式可得：AI Wx =19200 將19200送入給模塊的AQW0,模塊的模擬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)1F K1MULJFikinFN4F Kin¥匸nCIMUtn匚nuA|N1OUTMv/a-INIOUlIWJ胡2TH?tF0.0T罔站和如2：設(shè)定agnr fW5c：為桎制點(diǎn)込屢對(duì)霆隸攀&超 < 筈式為：血耿詔胡

18、”&血）V冷歪宗孫應(yīng)嗽李& t吊巫 > -巫涵浦應(yīng)魚(yú)羲李至亦疔?00.0IEN£N0INIOUTIH2SUB IVW59-SVWS2C設(shè)朗BSp共財(cái)is > >1250（ lOK豪5 I AOWO-SMMr閥性打開(kāi)）當(dāng)旨也AOWO-lS2tl0C 閥門打幵 3/4） > 當(dāng) VX52）引21 他fS J .AQWO-13200（ 1AQW0=1詢C崗門打幵1X4 ）當(dāng)如詔捫芻丄1度13，AqW3菲00<閔門打開(kāi)倔 > 二誹5詁5匚厲了濾afib« 亠 _. 1- T n 同毎15 當(dāng)養(yǎng)嵩電趟冏與冷水電葩陶都關(guān)測(cè)時(shí)、電初闊門關(guān)QO.OT '1p MMOV.VFWllM1c nC-mUA6400-IN UI-AQWaOOJ程序中的Q0 .0為蒸汽電磁閥的輸出信號(hào)。Q0. 0=1即蒸汽電磁閥打開(kāi)，注入蒸汽加熱,程序互鎖,即只容許a（七）、PLC輸入輸出的控制編程輸入有3個(gè)按鈕：分別控制變頻器、蒸汽電磁閥、水冷電磁閥的通電與關(guān)斷：1、啟動(dòng)按鈕接PLC的10.0,控制變頻器的啟動(dòng)與停止，輸