模擬量模塊的使用及信號的采集與處理

模擬量模塊的使用及信號的采集與處理一、實驗?zāi)康?、熟悉可編程序控制器的工作原理、主要參數(shù)、硬件結(jié)構(gòu)、模塊特性、安裝配置及指令系統(tǒng)、程序設(shè)計、調(diào)試方法。2、熟悉S7-300模擬量模塊的工作原理，掌握硬件安裝接線的方法及軟件的設(shè)置及編程。3、掌握模擬量模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換的原理，輸入輸出編程方法及STEP7開發(fā)環(huán)境的使用。二、實驗要求 1、器材需求： 裝有Step-7的計算機，S7-300PLC（包括電源模塊、CPU模塊、通信模塊和至少一個模擬量模塊），數(shù)字萬用表、PLC實驗臺及實驗用導(dǎo)線若干。 2、以盡可能直觀的方式驗證模擬量輸入、輸出模塊的結(jié)果及精度。三、實驗原理 通過PLC模擬量模塊采集0-10V模擬電壓再輸出的方式，驗證其模擬量模塊的轉(zhuǎn)換速度及精度。模擬量輸出框圖：圖3-1模擬量輸出框圖四、實驗步驟 1、接線 本實驗除了PLC的電源模塊、CPU模塊和通信模塊，輸入/輸出模塊只用到模擬量模塊SM334。模擬量I/O模塊SM334有兩種規(guī)格，一種是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為8位，另一種也是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為12位。 SM334模塊輸入測量范圍為0～10V或0～20mA，輸出范圍為0～10V或0～20mA。它的I/O測量范圍的選擇是通過恰當(dāng)?shù)慕泳€而不是通過組態(tài)軟件編程設(shè)定的。與其它模擬量模塊不同，SM334沒有負的測量范圍，且精度比較低。 本實驗的I/O模塊選用SM334AI4/AO2x12bit模擬量模塊，輸入信號為實驗臺提供的0-10V連續(xù)可調(diào)直流電源，SM334AI4/AO2x12bit模塊的原理圖如下：圖3-1SM334AI4/AO2x12bit示意圖 接線方法：將模塊的電位參考端和每個通道的電位參考端接地（或電源負極），將所選輸入通道的輸入端接到實驗臺0-10V直流電源的正極，并用數(shù)字萬用表測量輸入的模擬電壓值和SM334AI4/AO2x12bit模塊模出口的電壓值。電壓電流模擬值表示：系統(tǒng)字電壓量程系統(tǒng)字電流量程范圍十進制十六進制1V~5V0V~10V界限十進制十六進制0~20mA4~20mA327677FFF5.74111.852上溢327677FFF23.7022.96上溢325127F00325127F00325117EFF5.70411.759過沖范圍325117EFF23.5222.81過沖范圍276496C01276496C01276486C00510標稱范圍276486C002020標稱范圍20736510047.52073651001516111.14470.3617110.72344.578700100004-1FFFF不支持負值下沖范圍-1FFFF下沖范圍-4864ED000.296-4864ED00-3.521.185-4865ECFF下溢-4865ECFF下溢-326788000-3267880002、硬件組態(tài)STEP7編程環(huán)境要求對所需模塊進行硬件組態(tài)，本實驗組態(tài)如下：圖3-2S7-300硬件組態(tài)圖 3、SM334AI4/AO2x12bit模塊的參數(shù)設(shè)置通用模擬量輸入/輸出模塊SM334AI4/AO2x12bit(6ES7334-0KE00-0AB0)，該模塊有4輸入通道（默認地址：PIW304-PIW311）、2輸出通道(默認地址：PQW304-PQW307)，測量范圍：0～10V電壓、0～10KΩ電阻或Pt100），輸出范圍0～10V電壓值或4～20mA電流值。Addresses：地址設(shè)置輸入/輸出通道地址設(shè)為系統(tǒng)缺省值（Systemdefault）：圖3-3SM334AI4/AO2x12bit地址設(shè)置（2）Inputs：輸入設(shè)置測量信號類型（MeasuringType）：將所需通道設(shè)為E（電壓），其他通道關(guān)閉。測量信號范圍（MeasuringRange）：SM334AI4/AO2x12bit模塊默認0～10V。 積分時間（IntegrationTime:）：設(shè)為20ms圖3-4SM334AI4/AO2x12bit輸入設(shè)置（3）Outputs：輸出設(shè)置輸出信號類型（TypeofOutpus）：設(shè)為E（電壓）輸出信號范圍（OutpuRange）：系統(tǒng)默認0～10V圖3-5SM334AI4/AO2x12bit輸出設(shè)置 3、程序梯形圖圖3-6程序梯形圖五、實驗結(jié)果及分析本實驗記錄了11組模入/模出的輸入電壓和輸出電壓的值，結(jié)果如下：標號標準電壓源/VPLC輸出值/V系統(tǒng)十六進制誤差值/V誤差率/%10000000020.680.670750-0.011.4731.301.290e10-0.010.76942.362.351970-0.010.42453.173.162240-0.010.31564.874.863490-0.010.20575.265.253868-0.010.19086.796.784948-0.010.14797.577.5651a8-0.010.132108.668.655d80-0.010.115119.439.4265b8-0.010.106表5-1實驗結(jié)果數(shù)據(jù)1、SM334AI4/AO2x12bit模入/模出模塊轉(zhuǎn)換精度為12bit，分辨率為QUOTE。2、由上表可以看出，模出的輸出結(jié)果與實際值一直相差-0.01V，猜測可能為零點誤差。最大誤差率:1.47%,最小誤差率：0.00%。3、與其它模擬量模塊不同，SM334沒有負的測量范圍，且轉(zhuǎn)換精度比較低。六、實驗感想及體會 S7-300模擬量模塊是內(nèi)部帶有光電隔離的模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換的模入/模出模塊，能采集測量電壓、電流、壓力、溫度、濕度等多種模擬量信號，以4~20mA電流或0-5V、0-10V、-10-10V電壓值信號采集或輸出。 根據(jù)S7-300模擬量模塊的不同，其精度和分辨率差也存在差異。本實驗是用最直接、最簡單的方式驗證了S7-300的模擬量模塊。 通過本次實驗，我對S7-300的模擬量模塊的工作原理有了更深一步的了解，更多的掌握了S7-300的整體功能。

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