模擬量模塊課件

1、西門子模擬量模塊應(yīng)用萊鋼培訓(xùn)中心 王憲芹Mobile-mail:西門子模擬量模塊應(yīng)用 在工業(yè)控制中，某些輸入量（如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等）是連續(xù)變化的模擬量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如伺服電動(dòng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥、記錄儀等）要求PLC輸出模擬信號(hào)；而PLC得的CPU只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流或電壓，例如420mA、15V、010V，PLC用A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；D/A轉(zhuǎn)換器將PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是完成A/D轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）和D/A轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）。西門子模擬量模塊應(yīng)用主要內(nèi)容一

2、、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介三、模擬量擴(kuò)展模塊的尋址（以下以EM235為例）二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置四、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換五、編程實(shí)例一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介1、模擬量擴(kuò)展模塊的作用： 在工業(yè)控制中，某些輸入量（如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等）是連續(xù)變化的模擬量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如伺服電機(jī)、調(diào)節(jié)閥、記錄儀表等）要求PLC輸出模擬信號(hào)，而PLC得CPU只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流，如420mA，15V，010V，PLC用A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這些數(shù)字量可能是二進(jìn)制的，也可能是十進(jìn)制的，帶正負(fù)號(hào)的電流或電壓在A/D轉(zhuǎn)換后一般用二進(jìn)制補(bǔ)碼

3、表示。1、模擬量擴(kuò)展模塊的作用：一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介 D/A轉(zhuǎn)換器將PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是完成A/D轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）和D/A轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）。1、模擬量擴(kuò)展模塊的作用：一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介 大中型PLC可以配置成百上千個(gè)模擬量通道，它們的D/A、A/D轉(zhuǎn)換器一般是12位的。模擬量I/O模塊的輸入、輸出可以是電壓，也可以是電流；可以是單極性的，如05V、010V、420mA；也可以是雙極性的，如5V、10V、20mA，模塊一般可以輸入多種量程的電壓或電流。生產(chǎn)過程物理量標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)傳感器變送器 壓力 溫度 流量

4、速度 pH 值 粘性 等 500mV 1V 5V 10V 20mA4.20mA等DACPQW .PQW .:PQW .模擬量輸出模板MR模塊ADC結(jié)果存儲(chǔ)器PIW .PIW .:PIW .模擬量輸入模板CPU:L PIW 304T PQW 320:模擬執(zhí)行器 物理量.一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（1）AI模擬量輸入模塊（EM231）一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介普通測(cè)溫2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（1）AI模擬量輸入模塊（EM231）一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介 如果傳感器輸出的模擬量是電壓或電流信號(hào)（如10V或020mA），可以選用普通的模擬量輸入模塊，通過撥碼開關(guān)設(shè)置

5、來選擇輸入信號(hào)量程。注意：按照規(guī)范接線，盡量依據(jù)模塊上的通道順序使用（AD），且未接信號(hào)的通道應(yīng)短接。A、普通模擬量輸入模塊2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（1）AI模擬量輸入模塊（EM231）EM231測(cè)溫模塊技術(shù)規(guī)范一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（1）AI模擬量輸入模塊（EM231）EM231測(cè)溫模塊技術(shù)規(guī)范一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（1）AI模擬量輸入模塊（EM231）EM231測(cè)溫模塊技術(shù)規(guī)范一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（2）AO模擬量輸出模塊（EM232）一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：一、

6、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介（2）AO模擬量輸出模塊（EM232）2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：EM232輸出技術(shù)規(guī)范一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介（2）AO模擬量輸出模塊（EM232）2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（3）AI/AO模擬量輸入/輸出模塊（EM235）一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介2、模擬量擴(kuò)展模塊的類型：（3）AI/AO模擬量輸入/輸出模塊（EM235）EM235技術(shù)參數(shù)一、模擬量擴(kuò)展模塊的應(yīng)用簡(jiǎn)介二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置1、EM235AI/AO接線圖EM235是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。EM235接線圖1、EM235AI/AO接線圖EM23

7、5接線圖注意： 對(duì)于某一模塊，只能將輸入端同時(shí)設(shè)置為一種量程和格式，即相同的輸入量程和分辨率。 二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置用DIP開關(guān)設(shè)置EM235擴(kuò)展模塊，開關(guān)1到6可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。 二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置 6個(gè)DIP開關(guān)決定了所有的輸入設(shè)置。也就是說開關(guān)的設(shè)置應(yīng)用于整個(gè)模塊，開關(guān)設(shè)置也只有在重新上電后才能生效。 輸入校準(zhǔn)模擬量輸入模塊使用前應(yīng)進(jìn)

8、行輸入校準(zhǔn)。其實(shí)出廠前已經(jīng)進(jìn)行了輸入校準(zhǔn)，如果OFFSET和GAIN電位器已被重新調(diào)整，需要重新進(jìn)行輸入校準(zhǔn)。其步驟如下： A、切斷模塊電源，選擇需要的輸入范圍。 B、接通CPU和模塊電源，使模塊穩(wěn)定15分鐘。 C、用一個(gè)變送器，一個(gè)電壓源或一個(gè)電流源，將零值信號(hào)加到一個(gè)輸入端。 二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置 D、讀取適當(dāng)?shù)妮斎胪ǖ涝贑PU中的測(cè)量值。 E、調(diào)節(jié)OFFSET(偏置)電位計(jì)，直到讀數(shù)為零，或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。 F、將一個(gè)滿刻度值信號(hào)接到輸入端子中的一個(gè)，讀出送到CPU的值。 G、調(diào)節(jié)GAIN(增益)電位計(jì)，直到讀數(shù)為32000或所需要的數(shù)

9、字?jǐn)?shù)據(jù)值。 H、必要時(shí)，重復(fù)偏置和增益校準(zhǔn)過程。二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置下圖給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸入字中的位置EM235輸入數(shù)據(jù)字格式：二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置 可見模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(ADC)的12位讀數(shù)是左對(duì)齊的。最高有效位是符號(hào)位，0表示正值。在單極性格式中，3個(gè)連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(ADC)每變化1個(gè)單位，數(shù)據(jù)字則以8個(gè)單位變化。EM235輸入數(shù)據(jù)字格式：二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置 在雙極性格式中，4個(gè)連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)

10、換器每變化1個(gè)單位，數(shù)據(jù)字則以16為單位變化。 EM235輸入數(shù)據(jù)字格式：二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置2、EM235AI/AO模塊的設(shè)置EM235輸出數(shù)據(jù)字格式： EM235輸出數(shù)據(jù)字格式給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸出字中的位置： 數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器(DAC)的12位讀數(shù)在其輸出格式中是左端對(duì)齊的，最高有效位是符號(hào)位，0表示正值。二、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置 模擬量擴(kuò)展模塊的尋址每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊，按擴(kuò)展模塊的先后順序進(jìn)行排序，其中，模擬量根據(jù)輸入、輸出不同分別排序。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個(gè)字長(zhǎng)，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。例如：AIW0，AIW2，AIW4、AQW0，AQ

11、W2。每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊至少占兩個(gè)通道，即使第一個(gè)模塊只有一個(gè)輸出AQW0,第二個(gè)模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從AQW4開始尋址，以此類推。 三、模擬量擴(kuò)展模塊的尋址（以EM235為例）三、模擬量擴(kuò)展模塊的尋址（以EM235為例）8輸入/8輸出CPU224后面依次排列一個(gè)8輸入/8輸出數(shù)字量模塊，一個(gè)8輸入數(shù)字量模塊，一個(gè)4模擬輸入/1模擬輸出模塊，一個(gè)8輸出數(shù)字量模塊，一個(gè)4模擬輸入/1模擬輸出模塊的尋址情況，其中，灰色通道不能使用。 8輸入/8輸出三、模擬量擴(kuò)展模塊的尋址（以EM235為例）注意：CPU若本身帶兩個(gè)AI和兩個(gè)AO，則從AIW4、AQW4開始四、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換 假設(shè)模

12、擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A0-Am(如：4-20mA)，A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為D0-Dm(如：6400-32000)，設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A，A/D轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系A(chǔ)f(D)可以表示為數(shù)學(xué)方程： A(DD0)(AmA0)(DmD0)A0。 根據(jù)該方程式，可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關(guān)系Df(A)可以表示為數(shù)學(xué)方程： D(AA0)(DmD0)(AmA0)D0。 具體舉一個(gè)實(shí)例，以S7-200和4-20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400-32000，即A04，Am20，D06400，Dm32000，代入公式，得出： A(D6400)

13、(204)(320006400)4，假設(shè)該模擬量與AIW0對(duì)應(yīng)，則當(dāng)AIW0的值為12800時(shí)，相應(yīng)的模擬電信號(hào)是6400162560048mA。 又如，某溫度傳感器，10-60與4-20mA相對(duì)應(yīng)，以T表示溫度值，AIW0為PLC模擬量采樣值，則根據(jù)上式直接代入得出： T=70(AIW06400)2560010可以用T 直接顯示溫度值 四、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換 模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換理解起來比較困難，該段多讀幾遍，結(jié)合所舉例子，就會(huì)理解。為了讓您方便地理解，我們?cè)倥e一個(gè)例子： 某壓力變送器，當(dāng)壓力達(dá)到滿量程5MPa時(shí)，壓力變送器的輸出電流是20mA，AIW0的數(shù)值是32000。

14、可見，每毫安對(duì)應(yīng)的A/D值為32000/20，測(cè)得當(dāng)壓力為0.1MPa時(shí)，壓力變送器的電流應(yīng)為4mA，A/D值為(32000/20)46400。由此得出，AIW0的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際壓力值(單位為KPa)的計(jì)算公式為： 四、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換VW0的值(AIW0的值6400)(5000100)/(320006400)100(單位：KPa)編程實(shí)例您可以組建一個(gè)小的實(shí)例系統(tǒng)演示模擬量編程。四、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換五、編程實(shí)例例15五、編程實(shí)例五、編程實(shí)例例1輸出模擬電壓值五、編程實(shí)例五、編程實(shí)例五、編程實(shí)例例2：使用EM235將模擬電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入VW0五、編程實(shí)例例2：使用EM235將模擬電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入VW0五、編程實(shí)例例2：使用EM235將模擬電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入VW0五、編程實(shí)例例3：量程為010MPa的壓力變送器的輸出信號(hào)為010V。系統(tǒng)控制要求是，當(dāng)壓力大于8MPa時(shí)，指示燈亮，否則燈滅。五、編程實(shí)例例3：量程為010M