PLC基于可編程控制器的模擬量輸入輸出與電機(jī)監(jiān)控裝置要點(diǎn)

1、山東交通學(xué)院題目：基于可編程控制器的模擬量輸入輸出 與電機(jī)監(jiān)控裝置開放性實(shí)驗(yàn)報(bào)告院（部）別信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)老師基于可編程控制器的模擬量輸入輸出與電機(jī)監(jiān)控裝置1題目要求同時(shí)檢測(cè)8路以上的0-10V模擬量，當(dāng)某一通道大于設(shè)定值 5V時(shí)，LED閃爍報(bào) 警，繼電器動(dòng)作，同時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)星-三角啟動(dòng)，模擬量輸出通道輸出報(bào)警通 道的電壓值，當(dāng)各路正常時(shí)，LED輪流顯示各通道模擬值。2 EM235介紹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。下面以EM235為例講解模擬量擴(kuò)展模塊接線圖，如圖1。EM 235模擬組合4輸入門輸岀(SES7

2、235-0KD22-0XA0 )PS PS L+ MRA A* RB B+ B- RC C+ C- RD D+ 喬|250歐則內(nèi)卞)h L+ 丄 IImo w i(Hb隘I諭戰(zhàn) H 配Ff(刁00000rnmmI24 VDC 電源圖1圖1演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法， 對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接 入X+和X;對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X+短接后接入電流輸入信號(hào)的“ + ”端; 未連接傳感器的通道要將 X+和X-短接。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。（后面將詳細(xì)介紹）EM235勺常用技術(shù)參數(shù)：模擬量輸入特性模擬量輸入點(diǎn)數(shù)4輸入范圍電壓（單極性）

3、 010V 05V 01V0 500mV 0100mV 050mV電壓（雙極性）土 10V ± 5V ± 2.5V ±1V ± 500mV ± 250mV ± 100mV ±50mV ± 25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式雙極性全量程范圍-32000+32000單極性 全量程范圍032000分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點(diǎn)數(shù)1信號(hào)范圍電壓輸出土 10V電流輸出020mA數(shù)據(jù)字格式電壓-32000 +32000電流032000分辨率電流電壓12位電流11位下表說(shuō)明如何用DIP開關(guān)設(shè)置EM235擴(kuò)展模塊

4、，開關(guān)1到6可選擇輸入模擬 量的單/雙極性、增益和衰減。EM235開關(guān)單/雙極性選擇增益選擇衰減選擇SW1SW2SW3SW4SW5SW6ON單極性O(shè)FF雙極性O(shè)FFOFFX1OFFONX10ONOFFX100ONON無(wú)效ONOFFOFF0.8OFFONOFF0.4OFFOFFON0.2由上表可知，DIP開關(guān)SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當(dāng) SW6為ON時(shí), 模擬量輸入為單極性輸入，SW6 OFF時(shí)，模擬量輸入為雙極性輸入。SW4和SW缺定輸入模擬量的增益選擇，而 SW1 SW2 SW洪同決定了模擬 量的衰減選擇。根據(jù)上表6個(gè)DIP開關(guān)的功能進(jìn)行排列組合，所有的輸入設(shè)置如下表：?jiǎn)螛O性滿量程輸入

5、分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON0 至U 50mV12.5 卩 VOFFONOFFONOFFON0 到 100mV25卩VONOFFOFFOFFONON0 到 500mV125uAOFFONOFFOFFONON0到1V250 卩 VONOFFOFFOFFOFFON0到5V1.25mVONOFFOFFOFFOFFON0 至U 20mA5 AOFFONOFFOFFOFFON0 到 10V2.5mV雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFOFF± 25mV12.5 卩 VOFFONOFFONOFFOFF&#

6、177; 50mV25卩VOFFOFFONONOFFOFF± 100mV50卩VONOFFOFFOFFONOFF± 250mV125 卩 VOFFONOFFOFFONOFF± 500250 卩 VOFFOFFONOFFONOFF± 1V500 卩 VONOFFOFFOFFOFFOFF± 2.5V1.25mVOFFONOFFOFFOFFOFF± 5V2.5mVOFFOFFONOFFOFFOFF± 10V5mV6個(gè)DIP開關(guān)決定了所有的輸入設(shè)置。也就是說(shuō)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

7、量輸入模塊使用前應(yīng)進(jìn)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。D讀取適當(dāng)?shù)妮斎胪ǖ涝?CPU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勺值。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)字?jǐn)?shù)據(jù)值。 H、必要時(shí)，重復(fù)偏置和增益校準(zhǔn)過(guò)程。EM235俞

8、入數(shù)據(jù)字格式下圖給出了 12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸入字中的位置MSBLSB15 143 20AIW XX0數(shù)據(jù)值迄位000申做數(shù)據(jù)MSBLSB15430AIW XX數(shù)據(jù)值伐位0000収極數(shù)據(jù)圖2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。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)換器每變化 1個(gè)單位，數(shù)據(jù)字則以16為單位 變化。EM235俞出數(shù)據(jù)字格式圖3給出了 12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸出字中的位置：MSB15 .14.4 3L

9、SB0AQW XXlol數(shù)據(jù)ffL 11®0 10 0 1 0 1MSB電流輸出數(shù)據(jù)格式LSB154 30AQW XX數(shù)據(jù)值12位00 0 1 0電壓輸出數(shù)據(jù)格式圖3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。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：AIWQ AIW2 AIW4,、 AQW0AQW2。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

10、地址也應(yīng)從AQW開始尋址，以此類推。圖4演示了 CPU224后面依次排列一個(gè)4輸入/4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。800QO.Q10.10Q.1102QQ.2!10.30.3Q0.4ao.5QC.SQC.6111?O： 711.0QtO11.101.111.2QISJ1.311 411 5QT-517換卸夜無(wú)復(fù)陽(yáng)I2.CQ2.0AlWDAQW0AiwaAQW412.102.113.1AIW2AOW2anAJW10A owe12.202.2侶衛(wèi)闖W4AJW1212

11、.302.313.3AJW6033AJW14iS.4134Q3.4空.弓Q?.J5135Q3.5>3 atZl702.713.7Q17擴(kuò)展旳CPU 2244輸人/ 4輸岀晡入4模擬輸入1樓擬輸出4摸握輯入 Y鎮(zhèn)擬輸岀圖4模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是 A0-Am(如：4-20mA，A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為DO 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= f (D)可以表示為數(shù)學(xué)方程：A=( D- D0)X( Am- A0)/( Dm- D0+ A0。根據(jù)該方程式，可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A

12、值。將該方程式逆變換，得出 函數(shù)關(guān)系D= f (A)可以表示為數(shù)學(xué)方程：D=( A- A0)X( Dr D0)/( Am- A0)+ Dd具體舉一個(gè)實(shí)例，以S7-200和420mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的 數(shù)值是 6400-32000，即 A0= 4, Am= 20，D0= 6400，Dm= 32000,代入公式，得 出：A=( D- 6400)X( 20-4)/( 32000- 6400)+ 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 6400X 16/25600+ 4 = 8mA又如，某溫度傳感器，1060C與4 20mA相對(duì)應(yīng)，以T表示溫度

13、值，AIW0 為PLC模擬量采樣值，則根據(jù)上式直接代入得出：T=70X( AIW0- 6400)/ 25600- 10可以用T直接顯示溫度值。模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換理解起來(lái)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。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)X 4 = 6400。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：

14、VW0勺值=(AIW0 的值6400)(5000 - 100)/(32000 - 6400) + 100 (單位：KPa3實(shí)驗(yàn)步驟及方案說(shuō)明確定I/O 口分配(2) 明確設(shè)計(jì)流程，分步設(shè)計(jì)PLC程序(3) 外部接線并檢查，分步調(diào)試各階段程序是否正確(4) 完善最終程序設(shè)計(jì)4端子分配及硬件電路圖 4.1端子分配I1.0開始按鈕I1.1停止按鈕I1.2手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)1I1.3手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)2I1.4按下按鍵兩通道交替顯示4.2硬件電路圖5梯形圖及實(shí)際接線圖照片M0.5M0.0M0.5TJO1>420T4040M0.2手動(dòng)顯示溫度M0.5M0.4< )手動(dòng)顯示濕度M0.0M0.6M0.4M0.5< )網(wǎng)絡(luò)9I塞度榆入M0.1M0.0M0.2M0.2MO.OMO.O網(wǎng)絡(luò)15M1.0M0.1DIVJI / 1I 1匚hlrunI / II ItNUAM0.7M0.1AIWO-IN1OUTAWOIIII1叩I 11 1MOV.WENENOVW0-INOUTAQWO網(wǎng)絡(luò)16MO 7M0.2DIVJ匚 kicunI z IIIM1.0M0.2T I1IAIW