電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)（S7-1200）課件 項目5 使用模擬量編寫程序

項目5任務(wù)1模擬量輸入模塊的應(yīng)用任務(wù)引入

模擬量的概念與數(shù)字量相對應(yīng)，模擬量是指在時間和數(shù)值上都連續(xù)的物理量，其表示的信號稱為模擬信號。模擬量在連續(xù)的變化過程中任何一個取值都是一個具體有意義的物理量，如電壓、電流、溫度、壓力、流量、液位等，在工業(yè)控制系統(tǒng)中，會經(jīng)常遇到模擬量，并需要按照一定的控制要求實現(xiàn)對模擬量的采集和控制。任務(wù)目標要完成該任務(wù)，必須具備以下知識：1.熟悉信號板模擬量輸入模塊的使用方法。2.熟悉模擬量輸入模塊的使用方法。3.學(xué)會編寫模擬量輸入程序。相關(guān)知識1.S7-1200PLC本體集成的模擬量輸入

模擬量輸入是將標準的模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號以用于CPU的計算，模擬量一般需用傳感器、變送器等元器件，把工業(yè)現(xiàn)場的模擬量轉(zhuǎn)換成標準的電信號，如標準電流信號為0~20mA、4~20mA，標準電壓信號為0~10V、0~5V或-10~+10V等。S7-1200PLC可以通過本體集成的模擬量輸入點，或模擬量輸入信號板、模擬量輸入信號模塊將外部模擬量標準信號傳送至PLC中。相關(guān)知識

在S7-1200PLC各型號PLC中，本體均內(nèi)置了模擬量輸入點，PLC本體內(nèi)置模擬量輸入點參數(shù)如表5-1所示。表5-1PLC本體內(nèi)置模擬量輸入點參數(shù)PLC型號輸入點數(shù)類型滿量程規(guī)范滿量程數(shù)字量范圍CPU1211C1電壓0~10V0~27648CPU1212C1電壓0~10V0~27648CPU1214C2電壓0~10V0~27648CPU1215C2電壓0~10V0~27648CPU1217C2電壓0~10V0~27648相關(guān)知識

2.S7-1200PLC的信號板模擬量輸入

模擬量輸入信號板可直接插接到S7-1200CPU中，主要包括SB1231AI1×12位1路模擬量輸入板和SB1231AI×16位熱電偶1路熱電偶模擬量輸入板。表5-2模擬量輸入信號板參數(shù)型號SB1231AI1×12位SB1231AI×16位輸入路數(shù)1類型電壓或電流范圍±10V、±5V、±2.5V或0~20mA配套熱電偶分辨率11位+符號位溫度：0.1℃/0.1℉電壓：15位+符號位滿量程范圍（數(shù)據(jù)字）-27648~27648-27648~27648相關(guān)知識

3.S7-1200PLC的模擬量信號模塊

模擬量輸入信號模塊按照在CPU右側(cè)的相應(yīng)插槽中，模擬量輸入可通過SM1231模擬量輸入模塊或SM1234模擬量輸入/輸出模塊提供。表5-3模擬量輸入模塊參數(shù)型號SM1231AI4×13位SM1231AI8×13位SM1231AI4×16位SM1234AI4×13位/AQ2×14位輸入/輸出路數(shù)4844/2類型電壓或電流（差動）范圍±10V、±5V、±2.5V或0~20mA、4~20mA±10V、±5V、±2.5V、±1.5V或0~20mA、4~20mA±10V、±5V、±2.5V或0~20mA、4~20mA滿量程范圍（數(shù)據(jù)字）電壓：-27648~27648電流：0~27648相關(guān)知識

西門子PLC模擬量轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)值：單極性輸入信號時（如0~10V或4~20mA），對應(yīng)的正常數(shù)值范圍為0~27648（16#0000~16#6C00）；雙極性輸入信號時（±10V），對應(yīng)的正常數(shù)值范圍為-27648~27648。在正常量程區(qū)以外，設(shè)置過沖區(qū)和溢出區(qū)，當(dāng)檢測值溢出時，可啟動診斷中斷。模擬量輸入的電壓測量范圍如表4-4，給出0~10V模擬量輸入模塊的轉(zhuǎn)換值與模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系。相關(guān)知識表5-4模擬量輸入的電壓測量范圍系統(tǒng)電壓測量范圍十進制十六進制0~10V327677FFF11.852V上溢325127F00﹥11.759V325117EFF（10~11.759）V過沖范圍276496C01276486C0010V額定范圍2073651007.5V342212mV000V任務(wù)實施1.用S7-1200PLC內(nèi)置的模擬量輸入點采集輸入電壓1）控制要求

采用S7-1200CPU1212C內(nèi)置的模擬量輸入點，通過對外部0~10V模擬量進行監(jiān)控，并實現(xiàn)以下功能。

通過電位器PR1，調(diào)節(jié)模擬量輸入值，并通過5盞指示燈組合狀態(tài)顯示輸入值的范圍：當(dāng)模擬量輸入值≥1V時，HL1（Q0.0）點亮；當(dāng)模擬量輸入值≥3V時，HL1、HL2（Q0.0、Q0.1）點亮；當(dāng)模擬量輸入值≥5V時，HL1~HL3（Q0.0、Q0.1、Q0.2）點亮；當(dāng)模擬量輸入值≥7V時，HL1~HL4（Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3）點亮；當(dāng)模擬量輸入值≥9V時，HL1~HL5（Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4）全部點亮。任務(wù)實施2）訓(xùn)練要達到的目的（1）掌握模擬量輸入信號采集的接線。（2）學(xué)會模擬量輸入的程序編寫。（3）學(xué)會模擬量標準化的程序編寫。任務(wù)實施3）控制要求分析

分析控制要求，首先要掌握模擬量輸入信號采集的接線，其次是要會編寫模擬量采集的程序，并將模擬量標準化，最后才是模擬量比較，驅(qū)動相應(yīng)燈的點亮。4）實訓(xùn)設(shè)備CPU1212CAC/DC/RLY一臺

直流電源

一塊

燈板

一塊任務(wù)實施5）程序設(shè)計（1）可編程控制器的外部接線圖如圖5-1所示。圖5-1模擬量輸入接線圖任務(wù)實施

（2）建立項目“模擬量輸入”。

（3）添加新設(shè)備“CPU1212CAC/DC/RLY”，版本號4.4。

（4）選中“PLC_1”項目下的“PLC變量”，打開“默認變量表”，在默認變量表中分配程序中要使用的變量，分配PLC變量表如表5-5所示。表5-58盞燈控制的PLC變量表任務(wù)實施

（5）梯形圖設(shè)計。梯形圖程序設(shè)計如圖5-2所示，圖中的模擬量取的是通道1的模擬量，模擬量地址為IW64，程序設(shè)計時一定注意，取的哪個通道的模擬量，就要使用哪個模擬量的地址，不能出錯。任務(wù)實施圖5-2模擬量輸入控制程序任務(wù)實施6）程序講解。程序中，NORM_X是標準化指令，通過將輸入（%MW100）的值（0~27648）映射到線性標尺（0~1）對其進行標準化處理，計算公式為OUT=[VAL*(MAX-MIN)]+MIN；SCALE_X是縮放指令，通過將輸入（%MD102）的值映射到指定的（0~100V）范圍對其進行電壓轉(zhuǎn)換與顯示，計算公式為OUT=（VAL-MIN）/（MAX-MIN）。

從在線監(jiān)控數(shù)據(jù)可見，當(dāng)前模擬量輸入電壓為3.07364V，該值大于1V但小于5V，根據(jù)比較結(jié)果，Q0.1、Q0.2燈亮，其他燈不亮，如果繼續(xù)增大輸入值，則會根據(jù)比較值，點亮其他燈。再見任務(wù)2模擬量輸出模塊的應(yīng)用任務(wù)引入

生產(chǎn)過程中有許多物理量要采用模擬量去進行控制，這些物理量在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，如0～+10V電壓或0～20mA電流。而PLC的CPU單元只能處理數(shù)字量，如果要對外輸出模擬量信號，必須使用模擬量輸出模塊，實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換將PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量對外輸出。任務(wù)目標要完成該任務(wù)，必須具備以下知識：1.熟悉信號板模擬量輸入模塊的使用方法。2.熟悉模擬量輸入模塊的使用方法。3.學(xué)會編寫模擬量輸入程序。相關(guān)知識1.模擬量輸出

模擬量輸出模塊是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出的PLC工作單元，簡稱DA單元或DA模塊。

在S7-1200各型號PLC中，CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C本體沒有內(nèi)置模擬量輸出；CPU1215C、CPU1217C內(nèi)置了2路模擬量輸出，PLC本體內(nèi)置模擬量輸出參數(shù)如表5-6所示。表5-6PLC本體內(nèi)置模擬量輸出參數(shù)PLC型號輸入點數(shù)類型滿量程規(guī)范滿量程數(shù)字量范圍CPU1215C2電流0~20mA0~27648CPU1217C2電流0~20mA0~27648相關(guān)知識

模擬量輸出信號板可直接插接到S7-1200CPU中，CPU的安裝尺寸保持不變，所以更換方便。模擬量輸出板型號為SB1232AQ1×12位，模擬量輸出信號板參數(shù)如表5-7所示。表5-7模擬量輸出信號板參數(shù)型號SB1232AQ1×12位輸入路數(shù)1類型電壓或電流范圍±10V或0~20mA分辨率電壓：12位；電流：11位滿量程范圍（數(shù)據(jù)字）電壓：-27648~27648；電流：0~27648相關(guān)知識

模擬量輸出模塊安裝在CPU右側(cè)的相應(yīng)插槽中，可提供多路模擬量輸出。模擬量輸出可通過SM1232模擬量輸出模塊或SM1234模擬量輸入/輸出模塊提供。模擬量輸出模塊參數(shù)如表5-8所示。表5-8模擬量輸出模塊參數(shù)型號SM1232AQ2×14位SM1232AQ4×14位SM1234AI4×13位/AQ2×14位輸入/輸出路數(shù)244/2類型電壓或電流范圍±10V、0~20mA或4~20mA±10V或0~20mA滿量程范圍（數(shù)據(jù)字）電壓：-27648~27648電流：0~27648任務(wù)實施1.用S7-1200PLC內(nèi)置的模擬量輸出點輸出三角波電壓1）控制要求

采用S7-1200CPU1215C內(nèi)置的模擬量輸出功能，通過模擬量輸出端子輸出周期為10s、幅值為10V的三角波，三角波波形如圖5-3所示。圖5-3三角波波形任務(wù)實施2）訓(xùn)練要達到的目的（1）掌握模擬量輸出信號的接線方式。（2）學(xué)會編寫模擬量輸出的程序。（3）學(xué)會模擬量標準化的程序編寫。任務(wù)實施3）控制要求分析

根據(jù)控制要求，需要輸出電壓信號，而CPU1215C內(nèi)置的2路模擬量輸出均為0~20mA電流輸出，所以輸出時需要外接一個500Ω的電阻，轉(zhuǎn)換為0~10V的電壓信號，在500的電阻兩端并聯(lián)接入一塊電壓表，輸出時可以看到表針在0~10V量程間左右勻速擺動。4）實訓(xùn)設(shè)備CPU1212CAC/DC/RLY一臺SM1234AI4×13位/AQ2×14位

一塊500Ω電阻

一個

直流電壓表

一塊任務(wù)實施5）程序設(shè)計（1）可編程控制器的外部接線圖如圖5-4所示。圖5-4模擬量輸出接線圖任務(wù)實施

（2）建立項目“模擬量輸出”。

（3）添加新設(shè)備“CPU1212CDC/DC/DC”，版本號4.2，添加模擬量模塊SM1234AI4×13位/AQ2×14位，如圖5-5所示。圖5-5設(shè)備硬件組態(tài)任務(wù)實施

（4）選中“PLC_1”項目下的“設(shè)備視圖”，并點擊右側(cè)“設(shè)備視圖”箭頭，展開“設(shè)備概覽”界面，模擬量輸出通道地址分配如圖5-5所示，可以看到自動分配的模擬量輸出通道地址，兩路模擬量輸出地址分別為QW96（通道0）和QW98（通道1）。

（5）選中“PLC_1”項目下的“PLC變量”，打開“默認變量表”，在默認變量表中分配程序中要使用的變量，分配PLC變量表如表5-9所示。任務(wù)實施表5-9模擬量輸出的PLC變量表任務(wù)實施

（6）程序設(shè)計。要輸出0~10V的電壓，對應(yīng)的數(shù)字范圍為0~27648，則輸出電壓值Vi和數(shù)字量Di的對應(yīng)關(guān)系為：Vi=（Di/27648）×10。