《电气控制及PLC应用》课件——第7章 PLC在模拟量闭环控制系统中的应用.pptxVIP

第7章PLC在模拟量闭环控制系统中的应用;7.1PLC的模拟量扩展模块;电压输出时分辨率为12位，可驱动负载阻抗最小5kΩ；电流输出时分辨率为11位，可驱动负载阻抗最大500Ω，如图所示。

1.CPU224XP的2AI/1AO

CPU224XP在CPU上集成了两个模拟量输入端口和一个模拟量输出端口。如下图所示。两路AI，电压信号±10V；一路AO电压信号0~10V或者电流信号0~20mA(4~20mA)，输出信号类型可以通过硬件接线来选择。

;CPU224XP本体上的模拟量输入通道的地址为AIW0和AIW2；模拟量输出通道的地址为AQW0。S7-200的模拟量I/O地址总是以2个通道/模块的规律增加。

CPU224XP的两路模拟量输入通道被出厂设置为电压信号(0~10V)输入。为了能够输入电流信号，必须在A+与M端(或B+与M端)之间并入一个500Ω的电阻，如图所示。

;2.混合模拟量模块EM235

混合模拟量模块EM235接线如图所示，输出通道电压负载接在V和M之间，电流负载接在I和M之间，M为参考点。

方式a：电压输入方式。信号正接A+；信号负接A-。

方式b：未用通道接法(不要悬空)。未用通道需短接，如B+和B-短接。

方式c：电流输入方式(四线制)。信号正接C+，同时C+与RC短接；信号负接C-，同时C-和模块的M端短接。

方式d：电流输入方式(两线制)。信号线接D+，同时D+与RD短接；电源M端接D-，同时和模块的M端短接。

;3.温度模拟量输入模块(热电偶TC、热电阻RTD)

若传感器为热电阻或热电偶，直接输出信号接模拟量输入，需要选择特殊的测温模块。测温模块分为热电阻模块EM231RTD和热电偶模块EM231TC。注意：不同的信号应该连接至对应的模块，如热电阻信号应该使用EM231RTD，而不能使用EM231TC，且同一模块的输入类型应该一致，如：Pt100和Pt10不能同时应用在一个热电阻模块上。

热电阻的测量电路接线方式包括两线制、三线制和四线制，所以RTD模块与热电阻的接线有3种方式，如图所示。其中四线制接线方式的测量准确度最高，两线制接线方式的测量准确度最低。

;4.模拟量比例换算

因为A/D(模/数)、D/A(数/模)转换之间的对应关系，S7-200CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。

模拟量的输入/??出都可以用下列的通用换算公式换算：

式中，Ov—换算结果。

Iv—换算对象。

Osh—换算结果的高限。

Osl—换算结果的低限。

Ish—换算对象的高限。

Isl—换算对象的低限。

;.S7-200模拟量数据格式与寻址

模拟量输入/输出数据是有符号整数，占用一个字长(两个字节)，所以地址必须从偶数字节开始。

格式：

输入：AIW[起始字节地址]——如AIW6。

输出：AQW[起始字节地址]——如AQW0。

每个模拟量输入模块，按模块的先后顺序和输入通道数目，以固定的递增顺序向后排地址。例如：AIW0、AIW2、AIW4、AIW6、AIW8等。

每个有模拟量输出的模块占两个输出通道。即使第一个模块只有一个输出AQW0，第二个模块的输出地址也应从AQW4开始寻址(AQW2被第一个模块占用)，依此类推。

温度模拟量输入模块(EM231TC、EM231RTD)也按照上述规律寻址，但是所读取的数据是温度测量值的10倍(摄氏或华氏温度)，如520相当于52.0℃，如图所示。

;7.2PLC的PID算法实现;2.PLC实现PID控制的说明

(1)反馈量PVn、给定值SPn以及输出值Mn都是标准化后的数值(0.0～1.0)。

(2)通过设置增益(Kc)的正负来保证控制系统是负反馈的。

(3)自动和手动切换用一位数字量实现，如I0.0或M20.0为ON是自动模式，I0.0或M20.0为OFF是手动模式，如图7-10。

(4)控制算法(P、PI、PD和PID)的选择以及PID参数初值的确定，可参照相关书籍总结的经验。

(5)S7-200CPU和Micro/WIN已经有了PID自整定功能。用户可以使用用户程序或PID调节控制面板来启动自整定功能，使用这些整定值可以使控制系统得到最优化的PID参数，达到最佳的控制效果。若要使用PID自整定功能，必须用PID向导完成编程任务。