模拟量模块的使用及信号的采集与处理.doc

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