第6章 PLC模拟量处理及功能.docVIP

PAGE PAGE 203 第6章 PLC模拟量处理功能及应用 学习目标 理解各种模拟量输入输出模块的使用方法及模拟量数据在PLC程序中的处理方法； 理解PID调节指令的格式及功能，会编写PID参数表的初始化程序。 能使用模拟量输入输出模块组成PLC模拟量控制系统，并能根据工艺要求设置模块参数、编写控制程序。 PLC模拟量处理功能主要通过模拟量输入输出模块及用户程序来完成。模拟量输入模块接受各种传感器输出的标准电压信号或电流信号，并将其转换为数字信号存储到PLC中；PLC根据生产实际要求，通过用户程序对转换后的信息进行处理，并将处理结果通过模拟量输出模块转换为标准电压或电流信号去驱动执行元件。模拟量输入输出模块是PLC模拟量处理的硬件基础，用户程序数据处理是PLC模拟量处理的灵魂。 6.1 SIMATIC S7-200系列PLC模拟量I/O模块 S7-200系列PLC模拟量I/O模块主要有EM231模拟量4路输入、EM232模拟量2路输出和EM235模拟量4输入/1输出混合模块三种，另还有专门用于温度控制的EM231模拟量输入热电偶模块和EM231模拟量输入热电阻模块。 6．1．1 模拟量输入模块 1. EM231模拟量输入模块 （1）EM231模拟量输入模块的内部结构及数据格式 EM231模拟量输入模块的功能是把模拟量输入信号转换为数字量信号，其内部结构示意图如图6-1所示。由图可见，该模块可连接4个模拟量回路的输入信号。模拟量输入信号经输入滤波电路通过多路转换开关送入差动放大器，差动放大器输出的信号经增益调整电路进入电压缓冲器，等待模数转换，模数转换后的数字量直接送入PLC内部的模拟量输入寄存器AIW中。 放大器 放大器 增益调 节器 缓存器 输入滤波器 图6-1 EM231模拟量输入模块输入回路框图 A/D转换器 A+ RA A- B+ RB B- C+ RC C- D+ RD D- 多路转换开关 存储在16位模拟量寄存器AIW中的数据有效位为12位，其格式如图6-2所示。对单极性格式，最高位为符号位，最低三位是测量精度位，即A/D转换是以8为单位进行的；对双极性格式，最低四位为转换精度位，A/D转换是以16为单位的进行转换的。 MSB LSB 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 数据值12位 0 0 0 单极性数据格式 MSB LSB 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 数据值12位 0 0 0 0 双极性数据格式 图6-2 模拟量输入数据的数字量格式 （2）EM231模拟量输入模块的性能 EM231模拟量输入模块的性能主要有以下几项，使用时要特别注意输入信号的规格，不得超出其使用极限值： ①数据格式 对单极性为-32000～+32000，对双极性为0～32000 ②输入阻抗 大于等于10MΩ ③最大输入电压 30VDC ④最大输入电流 32mA ⑤分辨率 最小满量程电压输入时，为1.25mV；电流输入时为5μA ⑥输入类型 差分输入型 ⑦输入电压电流范围 输入电压范围：对单极性为0～5V或0～10V 对双极性为±5V或±2.5V 输入电流范围：0～20mA ⑧模拟量到数字量的转换时间 小于250μs （3）EM231模拟量输入模块输入信号的整定 使用模拟量输入模块时，首先需要根据模拟量信号的类型及范围通过模拟量模块右下侧的DIP设置开关（如图6-3所示）进行输入信号的选择，其选择的具体操作如表6-1所示。例如，若选择0~10V作为模拟量模块的输入信号，则DIP选择开关应选为SW1开、SW2关、SW3开。 表6-1 EM231选择模拟量输入范围的开关表 单极性 满量程输入 分辨率 双极型 满量程输入 分辨率 SW1 SW2 SW3 ON OFF ON 0~10V 2.5mV SW1 SW2 SW3 ON OFF 0~5V 1.25mV OFF OFF ON +/-5V 2.5mV 0~20mA 5μA ON OFF +/-2.5V 1.25mV 电流发送器 电流发送器 电压发送器 未用端子 配置开关 增益 没有使用 24VDC电源和公共端 图6-3 EM231模拟量输入模块端子及DIP开关示意图 固定端子块 增益 DIP设定开关 开 关 选择好DIP开关的设置后，还需对输入信号进行整定，输入信号的整定就是要确定模拟量输入信号与数字量