西門子PLC編程模擬量

1、對輸入、輸出模擬量的PLC編程的探討及編程實例解析對于初學PLC編程的人來說，模擬量輸入、輸出模塊的編程要比用位變量進 行一般的程序控制難的多， 因為它不僅僅是程序編程， 而且還涉及到模擬量的轉 換公式推導與使用的問題。 不同的傳感變送器， 通過不同的模擬量輸入輸出模塊 進行轉換， 其轉換公式是不一樣的， 如果選用的轉換公式不對， 編出的程序肯定 是錯誤的。比如有 3 個溫度傳感變送器：(1) 、測溫范圍為0200 ，變送器輸出信號為420ma(2) 、測溫范圍為0200 ，變送器輸出信號為05V(3) 、測溫范圍為 100 500 ，變送器輸出信號為 420ma(1)和( 2)二個溫度傳感變

2、送器，測溫范圍一樣，但輸出信號不同，(1)和(3) 傳感變送器輸出信號一樣，但測溫范圍不同，這 3 個傳感變送器既使選用 相同的模擬量輸入模塊，其轉換公式也是各不相同。一、轉換公式的推導下面選用S7-200的模擬量輸入輸出模塊EM235勺參數(shù)為依據(jù)對上述的3個 溫度傳感器進行轉換公式的推導：對于(1)和(3)傳感變送器所用的模塊，其模擬量輸入設置為 020ma電流 信號 ,20ma對應數(shù)子量=32000, 4 ma對應數(shù)字量=6400;對于(2)傳感變送器用的模塊，其模擬量輸入設置為05V電壓信號，5V對應數(shù)字量=32000, 0V對應數(shù)字量=0;這 3 種傳感変送器的轉換公式該如何推導的呢？

3、這要借助與數(shù)學知識幫助， 請見下圖：T傳感藩17ARV關系圖傳感器測溫T-20U時,輸出電濟I-20ma,模塊赭換數(shù)字壘AIW-32000；測溫T-O0丿 時，輸出電流1=4皿，模塊特換數(shù)字重AIW=64U0T與AIW 關系曲線如上左圖所示，根 據(jù)三角形相似定理可知：LABM A CDM 亠故可列：空二竺 d-D 由圖知：“CD DMAB=200 CD=Tx B旺320006400 DM=AIWx6400 帶入式，可得*唸- 6400)(32000 - 6400)(2-1) 2（2）傳感器測溫T=200Bt，輸出電壓V=5V,模塊轉換數(shù)字呈0W，縮出電壓MJV,模塊轉換數(shù)宇星AIW-O. T與

4、AIW的關系曲鏡如上中圖所示， 根據(jù)三角形相似定理可知：LABO-LCDO a故可列：=（1-2）由圖知：亠CD DOAB=200 CD=Tx BM=32000 DM=AIV 帶入（1-2）式，可得：dAWyT = 200x（2-2）p“32000（3）傳感器測溫T=500時，輸出電流ITOma,模塊轉換數(shù)字量AIW=32OOO；測溟丁三-100時，輸出電流I=4tna,模塊轉換數(shù)字重AIW=6400. T與AIW的關系曲線如 上右圖所示，根據(jù)三角形相似定理可知：3故可列空二竺（1-3） 由圖知，“CD DMAB=500+100=600 CD=7；nOO BM=320006400 DM=AIW

5、x-6400 帶入（IT）式， 可得：a唱竄爲gongkong上面推導出的(2-1 )、(2-2 )、(2-3 )三式就是對應(1)、(2)、(3) 三種溫度傳感變送器經(jīng)過模塊轉換成數(shù)字量后再換算為被測量的轉換公式。編程者依據(jù)正確的轉換公式進行編程，就會獲得滿意的效果。二、變送器與模塊的連接通常輸出420ma電流信號的傳感變送器，對外輸出只有 +、-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 正負極相連，在被測量正常變化范圍內(nèi)，此回路將產(chǎn)生420ma電流，見下左圖。 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個輸入端， 其A+與

6、 A-為A/D轉換器的+ -輸入端，RA與A-之間并接250Q標準電阻。A/D 轉換器是正邏輯電路，它的輸入是 05V電壓信號，A-為公共端，與PLC的24V 電源的負極相連。A+輸入+AZD轉換器輸入-j那么24V電源、傳感變送器、模塊的輸入口三者應如何連接才是正確的？正 確的連線是這樣的：將左圖電源負極與傳感器輸出的負極連線斷開，將電源的負極接模塊的A-端，將傳感器輸出負極接 RA端, RA端與A+端并接一起，這樣由 傳感器負極輸出的420ma電流由RA流入250Q標準電阻產(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，去接模塊的信號輸入端，如這樣連接， 模塊

7、是不會正常工作的。對第(2)種電壓輸出的傳感変送器，模塊的輸入應設置為05V電壓模式, 連線時，變送器輸出只連 A+、A-，RA端空懸即可。三、按轉換公式編程：根據(jù)轉換后變量的精度要求，對轉換公式編程有二種形式：1、整數(shù)運算，2、 實數(shù)運算。請見下面梯形圖:（A）、整數(shù)運算的梯形圖:該梯形圖是第（1）種 溫度傳感變送器（測溫：0200，輸出：420ma 按公式（2-1 ）以整數(shù)運算編寫的轉換程序，它可作為一個子程序進行調(diào)用。（B）實數(shù)運算的梯形圖：該梯形圖是對一個真空壓力變送器（量程：0O.IMpa,輸出：420ma按 公式（2-1 ）以實數(shù)運算編寫的轉換程序，可作為一個子程序進行調(diào)用。四、編

8、程實例及解析某設備裝有4種傳感器：1、 真空壓力傳感器，量程為：0O.IMpa ;輸出給PLC的信號為420ma。2、 蒸汽壓力傳感器，量程為：01.0Mpa ;輸出給PLC的信號為420ma。3、溫度傳感器，量程為：0200度；輸出給PLC的信號為420ma。4、 電機轉速，量程為：050轉/秒；輸出給PLC的信號為420ma。該設備用蒸汽對其罐體加熱，并對溫度要求按設定的溫度值進行溫度控制。 控制方式采用自動調(diào)整電動閥開門角度的大小來改變加熱管道的蒸汽的流量。電動閥的控制信號為420ma,即輸入4ma時，電動閥關門，輸入20ma時，電動閥 門全開。為此選用了含有4路模擬輸入和一路模擬輸出的

9、模塊 EM235其4路模擬量 輸入信號皆設定為020ma電流輸入模式，一路模擬量輸出信號設定為420ma 電流輸出模式要求用觸摸屏顯示這4種信號的時時狀態(tài)值，并在觸摸屏上設置控制的溫度 參數(shù)，傳給PLC使PLC按此值進行溫度控制。由于本文重點是講述有關模擬量PL的輸入與輸出的編程設計，對觸摸屏的編程設計不予講述，只提供觸摸屏與 C的通訊變量：VDO :為真空壓力顯示區(qū)，由PLC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。VW8 :為蒸汽溫度值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏。VW10 :為電機轉速值顯示區(qū)，由PLC傳送給觸摸屏VW12 :設定溫度值區(qū)，由觸摸屏傳送給 PLC.

10、-、硬件電路的配置：（一）、硬件設置除上述4種傳感器外，選用：1、S7-200PLC 一臺，型號為：CPU222 CN。2、 選用EM235模擬量輸入模塊一塊（輸入設置：020 ma工作模式；輸 出設置：4 20ma。3、變頻器一臺，型號為PI8100，由PLC控制啟停，手動調(diào)速。4、西門子觸摸屏一塊。型號：Smart 700硬件電路圖閥門電動集蟹掰搗異功童；L豈示渥度、壓力.力，電機茹遴示cAB0（二）、對傳感器輸出的420ma轉換為顯示量程的公式推導:EM235模擬量輸入輸出模塊，當輸入信號為20ma時，對應的數(shù)字量=32000，故：輸入=4ma時，對應的數(shù)字量=6400，對應顯示量程值=

11、0。輸入20ma時，對 應的數(shù)字量=32000，對應顯示量程值最大值=Hm，其輸出量與模塊的數(shù)字量的變化關系曲 線如圖一所這4個轉換公式，前二種為實數(shù)運算，后二種為整數(shù)運算，為簡化程序，自定義二個功 能塊分別用于實數(shù)與整數(shù)運算，而每個功能塊在程序運行中又都調(diào)用二次，分別計算不同的整理得：辱三根據(jù)三覦相似鏈嘶E血等先可得以下4個公式單位；MPa 43.莖汽溫.庫轉換公式:單位:區(qū)AIW w (32000-M00)這是通式，將4個歩數(shù)的最大值帶入式中,K莫沁轉換紂叫小器鵲單位主MF34去蒸汽壓力轉換公式;4、史機轉速轉換公式;叫|(32000-MOOJj.ATMt 32MD以適用于多次調(diào)用去計物理

12、量。為此功能塊設有二個數(shù)字輸入與一個計算結果輸出三個口, 算不同物理量的值。請見下面編程：（三）、實數(shù)運算功能塊（SBR_O ）:ENMUL.Rcunt-NL1tt5H2_rrL2VD112-INIIN2ourWJi ENENOVD112-ourLor IDE.donghong（四）、整數(shù)運算功能快（SBR_1）：型曲型!EN1NBOOLLV/OZHEl.n1NINIA由檔幽轉器的數(shù)手量fiff專1LD2NiEZjnINDINT錨入最K樫值ININ OUTiweoCtINI怎抑結累（整孰寵武）錨出（五）、將模塊的數(shù)字量，按對應公式轉換為量程顯示值的編程RM 1m 2JOMBO-1,將AIW21

13、蒸汽壓力佶）轉換為實數(shù)值-VD100將蒸趣力最大值（10） -VD1O4.運算結-VD4（ 馥汽壓力値墨示區(qū)）運算錯臬送絡實數(shù)運聲CBJ1tnAIW2-SHIjn SHI.ot1.0-SH2 mM1.0 _( S、S4MB0 =B1-W8贈磊帥 E度吋血噸咖大35沁）MB0 B2M1.0C S )1M1.0INOENENOINOUT1MEO尿踣5MB0走數(shù)運JSENAIW6-ZHE1ZHE2 n*11 0C 】1xongmeIMOV_B ENEMQINQUT1O-A-MOOM1,03gongkong分析以上梯形圖可知，該程序編寫的特點：1選用自定義功能塊編寫轉換公式的子程序，2對多個轉換變量的

14、調(diào)用采用每個掃描周期對 MB0加1的依次 循環(huán)調(diào)用的方式，這樣的編程處理會使編寫的程序，簡短易讀易懂。（六）、對模擬量輸出的編程處理對罐體溫度控制是采用漸近比較的控制方式進行編程。設計思路是這樣的：當罐體的溫度低于設定溫度10度時，控制加熱蒸汽的電動閥門全打開，當 罐體的溫度低于設定溫度7度時，電動閥門打開3/4，當罐體的溫度低于設定溫 度4度時，電動閥門打開1/2，當罐體的溫度低于設定溫度2度時，電動閥門打 開1/4，當罐體的溫度低于設定溫度1度時，電動閥門打開1/8，當罐體的溫度= 設定溫度時，電動閥門關閉。電動閥門的控制信號対4伽即輸入4聊時，閥門關閉，當輸入站“時，閥門全打開口如設電動

15、閥門全開時門打開=1則閥門打開度廠 （3-1）16即；I滬4恥時 a =0 （全關）Iz=20ma時，口二1 （全開）屮溫度傳感變送器廚被視9溫度與輸出電硫的關系式為匚J十200（3-2）+（2-1J+J溫度轉換公式為=血=20 W 凹空二色型（32000 - MO0（2-1）式文可變換対:RT馭二1超丁加十&400將I式帶入（3-2）式，鬲豐空些二迥_ （3_3）（32000-6400）將（肝d式帶入（3-1）式.得：“-糾叫 （3_4）卩（32000-6400）將此式轉換為A1WX = C32000-600）.a-hOJ I 9-1J SjySDM 口（2-1a）式為溫度與數(shù)字量的關系式，

16、用它可將設定溫度值轉換為對應的數(shù)字 量。如設定溫度Tz=120度，帶入（2-1a）,可得對應數(shù)字量AIW=21760（3-5 ）式為數(shù)字量與電動閥門打開度a的關系式，可用它輸送給模塊不同的 數(shù)字量，來改變模塊的模擬量輸出值，進而達到改變電動閥門的打開角度。如：a =1代入（3-5）可得：AIWx=32000將32000送入給模塊的 AQW0,模 塊的模擬量輸出將產(chǎn)生20ma電流輸入給電動閥的信號輸入端，使閥門全 打開。a =1/2代入（3-5 ）式可得：AIWx=19200將19200送入給模塊的 AQW0, 模塊的模擬量輸出將產(chǎn)生12ma電流輸入給電動閥的信號輸入端，使閥 門打開1/2。F面

17、是利用漸近比較法進行溫度控制的梯形圖：程序解釋見網(wǎng)絡上的說mnVW12：設定謂度値VW50：力腔制旬S廈對應數(shù)孑量値（公式力：AIW4XJ28 “Tu 400）512用絡12W5厶設創(chuàng)E度數(shù):孚量（VW50 ） 實I慮度廢數(shù)孚量（AIW4） IpijSUBJENOICNAW50-INIOUTW52如4IN20.0半VW52（設定油#-負SMJS）1280（ 10ff ） , AOWO-32000（圖門全打開） i AQW-192O0網(wǎng)絡13 （閥門打開 3/4） 當 VW5251?（ 4JI差） AOWO-18200 （閥門打開 1/2AQWO-1$2O0（閥門打開1/0當如21筒謔差）,A0W0-192KX閔門打開仏）Q0 0I |VW521 M I材 0V_2 ENENOINOUT1 I1 1 112S032000-A-AQWOW52W52b425612800-MOVENENOIN uugsjong岡絡15當蒸汽電逾冏與冷我雯磁冏胡芳用時時I豐動冏門去-Q0 0Q01MOV_WENENO詞00 迥Dill. -AQWO程序中的Q0.0為蒸汽電磁閥的輸出信號。Q0.0=1即蒸汽電磁閥打開，注入 蒸汽加熱，程序將對罐體內(nèi)的溫度進行控制。Q0.1為冷水電磁閥的輸出信號。Q 0.1=1即冷水發(fā)打開，注入冷水進行降溫，此時電動閥門全開，加速降溫，程序 對降溫不做控制處理。（七）、PL