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电气控制综合实验报告
模拟量模块的使用及信号的采集与处理
院(系、部):
姓 名:
学 号:
班 级:
专 业:
指导教师:
2011年1月10日 北京
一、实验目的
1、熟悉S7-300模拟量模块的软硬件正确使用方法(硬件安装接线及软件的设置)。
2、掌握模拟量数据输入输出模块转换原理、输入输出编程方法及调试环境STEP7的使用。
3、熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、模块特性、安装配置及指令系统、程序设计、调试方法。
实验内容涉及常用低压电器、电气控制线路;可编程序控制器的配置及硬件组态、外部连接;编程与调试环境STEP7的使用;项目的创建、软件规划、程序编辑及综合调试。
二、实验要求
1、熟悉实验所需的设备、模块及元器件,编程所需的软件环境和硬件条件。
2、熟悉测量所需的信号源、仪表。
3、用尽可能直观的方式检验实验结果是否正确。
4、了解测量系统的速度和精度。
三、实验原理
通过模拟量输入模块采集模拟量(标准的电压信号),由模拟量输出模块输出电压。
四、实验设备
西门子S7-300PLC、装有STEP7 计算机、万用表及实验电源。
五、实验步骤
1、连线
具体连线如图1、图2
图1
图2
原理连线图如图3
图3
1、硬件组态
总体硬件组态如图4
图4 总体硬件组态
硬件参数设置如图5
图5 硬件参数设置
2、模拟量输入/输出模块
选中槽号7,插入通用模拟量输入/输出模块AI4/AO2(6ES7 334-0KE00-0AB0),该模块有4输入通道、2输出通道,精度为12bit+符号,测量方法:电压、电阻、温度,测量范围(0~10V、10KΩ、Pt 100),输出范围(0~10V)。
3、模块参数设置
3.1、General(常规):Short(模拟量大概介绍)、Order No(产品订单号)、Name(产品名称)。参数设置如图6
图6 General参数设置
3.2、Addresses(输入/输出通道地址):System Default(系统缺省)、Process image(过载映像)。参数设置如图7
图7 Addresses参数设置
3.3、Inputs(输入通道具体设置):Measuring Type(测量信号类型):E(电压),Intergration Time(整定时间),Measuring Range(测量信号范围):选择不同类型输入信号,选择对应的信号范围,本实验为0~10V。参数设置如图8
图8 Inputs参数设置
3.4、Outputs(输出通道具体设置):Type of Outpus(输出信号类型):E(电压),Outpu Range(输出信号范围):0~10V。参数设置如图9
图9 Outputs参数设置
4、程序清单
MOVE指令为功能框图形式的传送指令,IN为被传送数据输入端;OUT为数据接收端;EN为是使能端(这里常为1)。程序梯形图如图10
图10 程序梯形图
5、电压信号的转换精度
采集精度与模拟量模块有关,该模块A/D转换的位数为12位,其分辨率为12+符号位。
0V对应电压输出值如图11
图11 0V对应电压输出值
9.5V对应电压输出值如图12
图12 9.5V对应电压输出值
六、实验结果
1~10V电压测量值和分析值如表1
表1 测量值和分析值数据表
经分析,输出电压和电压源电压的差值是偶然出现,其他时间相同。
结果原因:旋钮调节电压源电压是手动可能不稳。
万用表量程选择20V(小数位一位),电压表量程固定值为30V(小数位一位)。
设备中电阻消耗电压,使得所测数值不准确。
最后一组数据电源电压最大值为9.7(旋钮到头)
将输出电压和十进制数据绘图,并线性拟合,(拟合度为1即100%)结果如图13
图13 数据拟合图
七、参考文献
[1] 陈立定.电气控制与可编程控制器的原理及应用[M].机械工业出版社,2004
[2] 廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].机械工业出版社,2007. 9
[3] 李国勇.可编程控制器实验教程[M].电子工业出版社,2008.9
[4] 秦益霖.西门子S7-300PLC应用技术[M].电子工业出版社,2007.4
[5] 柴瑞娟等.西门子PLC编程技术及工程应用[M].机械工业出版社,2007.7
[6] 胡学林.可编程控制器原理及应用[M].电子工业出版社,2007
[7] 孟晓芳等.西门子系列变频器及其工程应用[M].机械工业出版社,2008.8
[8] 胡建.西门子S7-300PLC应用教程[M].机械工业出版社,2010.1
[9] 陈章平、杨泽、沈国宇
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