热电偶变送器输出同时连接二次仪表与PLC的方案设计与解析 点击：4922 | 回复：36
热电偶变送器输出同时连接二次仪表与PLC的方案设计与解析
网上有一贴，原题为：热电偶之类的模拟量同时带动（连接仪表和PLC）的是否可以？有没有相互影响？ ）
答案是可以的，如设计合理，二次仪表与PLC相互之间应无影响。下面将介绍采用热电偶变送器与二次仪表及PLC的模拟量输入模块的连接电路设计、转换公式的推导及PLC编程。实现对被测温度的时时采集、显示。
选热电偶变送器SWP－TC-05，其测温范围：－100~+200度，对应输出为4~20ma。热电偶变送器与二次仪表的接线如下图：24V电源正极接变送器的V+输出点，变送器的V- 输出点接二次仪表的输入正，二次仪表的输入-接24V电源的负极，形成闭环回路。
输入为4~20ma电流的二次仪表，其 +、- 输入端其内部并接一250Ω电阻，将输入的4~20ma电流转换成1~5V电压信号，再对此电压进行A/D转换变为数字量，再进行运算处理，由数码管显示被测温度。
选PLC（S7-200）的模拟量输入输出模块为EM235，它有A、B、C、D 4路模拟量输入口，其每一路（如A路）的输入除有输入正（A+）、输入负（A-）2个接线端外，还有连接250Ω电阻的接线端（RA）。如输入信号为电压，只用（A+）、（A-）2个接线端，接输入信号的正负极，EM235的（A+）、（A-）之间为输入的电压信号，其RA可空悬不用。如输入信号是电流，则A+与RA二点应接在一起，再接电流+， A- 接电流- 。此时A+、A-之间由于了并接250Ω电阻，故4~20ma电流流过输入口时，EM235的（A+）与（A-）之间已变为 1~5V 的电压信号。EM235将这电压信号通过内部的A/D电路转换，将输入的电压转换为与之成比例变化的数字量。
一般输出为4~2ma的变送器，其输出端的饱和电压均在十几伏以上，即容许接略大于500Ω电阻负载而不会使负载电压饱和失真。故输出为4~2ma的变送器可以同时输入给输入电阻皆=250Ω二次仪表与PLC的模拟量输入模块。其连接方法可有2种：1、二次仪表与PLC的模拟量输入模块串联接变送器的输出。2、二次仪表与PLC的模拟量输入模块并联接变送器的输出。
注意：串联接法，二次仪表的地与PLC的电源的地不能共地，二者是由各自电源供电工作的。变送器的输出与二次仪表、PLC的串联接线图如下图一所示。并联接法，二次仪表的地与PLC的电源的地是共地的，变送器的输出与二次仪表、PLC的并联接线图如下图二所示。
一、连线说明：
1、串联接法：见图一：PLC的24V正极接变送器的输出V+，变送器的输出V- 接二次仪表的输入+，二次仪表的输入- 并接EM235的A+与RA二端点，EM235的A- 接PLC的24V电源负极。这样变送器的输出总负载=250+250=500Ω，确保转换后的电压信号与4~20ma成比例变化，即不会出现输出信号饱和失真。
串联接法由于变送器与二次仪表之间、二次仪表之间与PLC之间均是由电流方式传输的，故可远距离传送而不会产生信号失真。即：串联接法适用于变送器、二次仪表及PLC三者之间距离较远的场合。
2、并联接法：见图二：PLC的24V正极接变送器的输出V+，变送器的输出V- 接二次仪表的输入+和EM235的输入A+，二次仪表的输入-，和EM235的A-接在一起，再接24V的负极，即二次仪表的输入与EM235的输入是并联连接的。注意：EM235的RA要空悬或与EM235的A-端短接，这样变送器的输出总负载=250Ω（即为二次仪表的输入电阻），确保转换后的电压信号与4~20ma成比例变化，且读数正确。
并联接法由于变送器与二次仪表之间是4~20ma电流信号传送，而二次仪表与PLC之间是1~5V电压信号传送，故：并联接法适用于变送器与二次仪表之间可远距离传送，而二次仪表与PLC之间的距离不适于过长的场合。
二、 显示处理：
1、对二次仪表不用做任何处理，直接用它显示被测温度。
2、对PLC：每隔0.5秒采集一次由EM235 将4~20ma 转换的的数字量（AIW0），并将其按转换公式进行运算，运算结果即为实测温度，将它传送给与触摸屏有通信联系的变量（如VD100），VD100将自动的传送给触摸屏，由触摸屏构成温度与时间的变化曲线时时显示温度的动态变化（本文对触摸屏编程略）。
三、转换公式的推导：被测温度为 -100度~+200度变化，热电偶变送器的输出电流为4~20ma，输入给EM235，EM235将其转换为 6400~32000数字量。数字量与电流量的关系曲线如下图三：
三、 PLC编程：
程序说明：该程序是用秒脉冲SM0.5的前后沿，读取AIW0数据的，且按公式求出对应温度值，再送给VD100，VD100为PLC与触摸屏相互传递数据的通讯变量，由VD100将实测温度值传送给触摸屏，供触摸屏显示用，采样间隔为0.5秒。
本文到此结束，如有不妥之处，请给予整整，本人深表感谢！
对：wyb2866255－－-王者之师关于 回19楼：。。。。。。请你仔细看看图二，是不是2个250欧电阻并联？。。。。。。 内容的回复：
1、别纠缠阴阳怪气啥滴，，，俺针对问题本身，提醒后生思索一哈得当否，，，俺若气贯长虹啸叫，怕您老耳鼓.......
嘻嘻
2、电压输入时，两个负载并联，输入阻抗减半，您老咋嘛连这，都要曲解成“2个250欧电阻并联”鸟？
哎呀呀
3、再舌鸟，
负载并联时，您让EM235，去使唤二次表那250Ω的取压值
请问您老，您搞事有木有点“精度”概念
您老可想过，
一是电流取样电阻的所谓250Ω，是木有厂商会配置它到250.0Ω的，实际值（250±5)Ω，都有可能鸟？！
二是EM235也好，二次表也好，测器的标定校准，都是针对它自身配置的那个电流取样电阻的实际值进行的
4、4～20mA回路里
串接N个负载，只要回路总电阻，小于变送器带载允许值，那就一点问题木有。。。
楼主给那负载并联的招儿，既不安全，又木精度可言，俄看还是算球鸟
楼主好：
1、电压输入时，阻抗减半，大致相当于抗干扰能力减半，这个不需要咋解释吧？
信号接收器的抗干扰性能，差不多可以用输入量恒定时，接收器N次采样，N次采样值一致性高低来衡量，
您不妨把阻抗减半，测测采样值的波动度鸟
这和分流不分流，和精度不精度，不是一码事儿呀
呵呵
2、讲精度呢，让EM235，去和二次表共用它的取样电阻（250±X)Ω，举个不算太极端的例子，
假设二次表配置的采样电阻实际阻值是248.0Ω，EM235配置的采样电阻实际阻值是252.0Ω，
那么EM235的电流采样误差，便有4Ω呀，便有4÷252≈1.6%鸟
如果采集模块再有温补之类的算法？，
那张冠李戴引入的采集误差，就更复杂鸟，可能就搞不清有好多鸟
3、俄是舌，并联采样不妥当，俄木有旁啥意思 。。。。。。。
23楼：对你的这次回帖，我深表欢迎，讨论技术问题就要认认真真，先从第一个问题谈起：
1、电压输入时，阻抗减半，大致相当于抗干扰能力减半，这一点还真需要你从电路原理上给于解释：输入阻抗跟抗干扰的关系。
2、现在的PLC模块或二次仪表，其内部的取样电阻误差±5%，这可能吗？难道现在的模块生产，还像30~40年前那样：还需一台一台的手工标定吗？再说精密电阻也不是太贵，对于批量生产的厂家为了节省1元钱而用大量人员一台一台的标定，值吗？你的对电阻误差的分析是对的，但说仪表及模块用来将电流量转换为电压量采用的取样电阻是用±5%的普通电阻我认为是不可能个的。
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