PLC对输入输出模拟量的编程的讨论与解析 点击：28979 | 回复：17
PLC对输入输出模拟量的编程的讨论与解析
对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的问题。不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。
模拟量信号有温度、压力、流量等不同的物理量，他们通过变送器将其模拟量的最小值~最大值转换为电压或电流二种信号输出：1、电压信号，输出有 0~10V，或0~5V等；2、电流信号，输出有 4~20ma。
传感变送器将这二种信号输送给PLC，PLC再通过模拟量输入模块，再将这二种信号转换为与之成比例变化的数字量，以PT100温度传感变送器为例，其测量温度范围为0~100度，对应输出为4~20ma电流信号，即0度对应输出电流为4 ma，100度对应输出电流为20 ma，该信号输送给S7-200的模拟量输入输出模块EM235。此时应将EM235的模拟量输入设置为0~20ma，这样当输入0~20ma信号给EM235的模拟量输入端时，EM235将其电流信号转换为0~32000的数字量。即：1ma对应数字量为：32000÷20=1600，故当输入4~20 ma 电流信号给EM235的模拟量输入端时，EM235转换的数字量为6400~32000。被测温度T与对应转换的数字量AIW0的关系如下图一：
如变送器测温0~100度，其输出为0~5V的电压信号，EM235输入设置应为0~5V，输入0~5V信号给EM231的模拟量输入端时，EM231将0~5V电压信号也转换为0~32000的数字量。即：1V对应数字量为：32000÷5=6400，被测温度T与对应转换的数字量AIW0的关系如下图二：
一、转换公式的推导
见上图一：温度=0度时，对应数字量=6400（即M点坐标），温度=100度时，对应数字量=32000（即A点坐标），当实测温度Tx ,它对应的数字量=AIWx，即图中C点坐标。显然△MCD与△MAB相似，故可列：
式（2）、式（4）皆为转换公式，但二者公式不一样，其原因：图一、图二的关系曲线不一样，图一的关系曲线为不通过坐标原点的直线，而图二的关系曲线是通过坐标原点的直线，使用时不能弄错，否则会造成计算错误。
式（2）中的AIWx为EM235将变送器输送来的被测温度对应的电流Ix转换成与之成比例的数字量，式（4）中的AIWx为EM235将变送器输送来的被测温度对应的电压Vx转换成与之成比例的数字量，PLC可以根据变送器的实际输出形式，选用按（2）或（4）式的运算进行编程即可求出被测温度值Tx.
二、按转换公式编程：
根据转换后变量的精度要求，对转换公式编程有二种形式：1、整数运算，2、实数运算。
下面梯形图是按整数与实数进行运算的编程：
（A）、按式（2）进行整数运算的梯形图：
该梯形图是第（1）种 温度传感变送器（测温：0～100度 ，输出：4～20ma）按公式（2）以整数运算编写的转换程序，它可作为一个子程序进行调用。
（B）按式（2）进行实数运算的梯形图：
该梯形图是第（1）种 温度传感变送器（测温：0～100度 ，输出：4～20ma）按公式（2）以实数运算编写的转换程序，可作为一个子程序进行调用。
C、按式（4）进行整数运算的梯形图：
该梯形图是第（2）种 温度传感变送器（量程：0～100度，输出：0~5V）按公式（4）以整数运算编写的转换程序，可作为一个子程序进行调用。
D、按式（4）进行实数运算的梯形图：
该梯形图是第（2）种 温度传感变送器（量程：0～100度，输出：0~5V）按公式（4）以实数运算编写的转换程序，可作为一个子程序进行调用。
三、对模拟量输出的编程处理
对模拟量输出的编程本文选用简单一个实例：一电动阀门，其输入控制信号为4~20ma，即对其输入4ma时，阀门关闭，当输入20 ma 时，阀门全打开。控制要求：按下启动按钮，阀门应线性的由关闭到全打开，控制时间为50秒。
硬件选择：选用S7-200PLC，配备EM235模拟量输入、输出模块，由PLC从启动开始，不断的输出数字量给EM235 的模块的AQW0，要求在50秒内使EM35的模拟量输出口I0输出电流从4ma开始线性增加到20 ma ，输送给电动阀门的输入控制端，使电动门在50秒内由关闭线性打开，直至全开。
EM235 的模块的AQW0的数字量赋值范围为0~32000，对应的模拟量输出为0~20ma，如输出为4~20ma，则对AQW0的数字量赋值应为6400~32000，数字量AQW0与输出电流的关系曲线如下图所示：
式（6）即为由数字量转换为电流量的转换公式：改变AQW0即改变EM235模拟量（电流）输出的大小，从而改变电动门的开门度。
编程构思：如以0.5秒间隔输送数字量给EM235的AQW0，则在50秒时间内可输出数据的次数=100， 可用S7-200的秒脉冲（SM0.5）的前后沿作为送数脉冲。
在50秒内，数字量的变化值=32000-6400=25600，则1秒的数字增量=25600÷100=256，则输送的数字量与时间T的关系式为： AQWx=6400+256*T ……（7）
下面即为用式（7）编写的在50秒内线性开门的梯形图：
本文到此结束，如有不妥之处，请给予指正。谢谢大家！
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