西门子plc模拟量转换实例,什么是开关量和模拟

2019-09-03 17:52栏目:企业文化
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1.量程的转换

对于自动化控制系统来说,主要处理对象无外乎数字量和模拟量,很多刚接触自动化的新人对于模拟量可能还不是很熟悉,这里以西门子plc300/400为例详细讲一下,其实模拟量处理如很简单。1、 模拟量输入/输出量程转换的概念实际工程中,我们要面对很多工程量,如压力、温度、流量、物位等,他们要使用各种类型传感器进行测量,传感器再将测量值通过输出标准电压、电流、温度或电阻信号供 PLC 采集,PLC的模拟量输入模板将该电压、电流、温度、或电阻信号等模拟量转换成数字量—整形数 。在 PLC 程序内部要对相应的信号进行比较、运算时,常需将该信号转换成实际物理值,这样这个数值才具有实际意义。相反,我们要控制一些执行机构(如比例阀,电动阀等)需要将控制值转换成与实际工程量对应的整形数,再经模拟量输出模板转换成电压、电流信号去控制现场执行机构。要完成输入、输出模拟量转换,就需要在程序中调用功能块完成量程转换。例如一个压力调节回路中,压力变送器输出 4-20mA DC 信号到 SM331 模拟量输入模板,SM331 模板将该信号转换成 0-27648 的整形数,然后在程序中要调用 FC105 将该值转换成 0-10.0 的工程量,经 PID 运算后得到的结果仍为实数,要用 FC106 转换为对应阀门开度 0-100% 的整形数 0-27648 后,经 SM332 模拟量输出模板输出 4-20mA DC 信号到调节阀的执行机构。2、STEP 7调用FC105,FC106进行模拟量转换编程2.1 FC105/FC106 在哪里在编程界面下,在 Program elements 中的 Libraries 下的 Standard Library 下的 TI-S7Converting Blocks 中就可以找到,见下图:

开关量和模拟量是大家学习PLC初期使用最多的两种输入输出方式。什么是开关量?什么是模拟量?这个问题必须弄清楚。

传感器将输出标准电压、电流、温度或电阻信号采集,经过变送器或直接转换成plc可采集的标准信号,标准信号输入PLC中经过A/D转换成数字量(一般是6 400~32 000)。每个传感器都有相应的量程,通常0量程时对应PLC的数字量为6 400,满量程时对应32 000。根据这个对应关系,可以用求比例的方式算出任何采集的数值对应的实际物理值。

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2.具体实现

图1是一个典型能输出开关量信号的器件。压力高时C和B两个触点闭合接通,输出压力高信号,压力低时C和A两个触点闭合接通输出压力低信号。有了这样的信号就实现把就地的压力信号,远传到远处的电气控制柜去参与自动远程控制了,其中C和B是一个开关量,C和A也是一个开关量。所以一个开关触点就是一个开关量,它的特性是同一时刻要么接通要么断开。接通就是1,代表有有信号,断开就是0,代表没有信号。这就是所谓的开关量信号。

如有一压力传感器,量程为lMPa,其输出的信号为标准信号4~20mA,当采集到PLC里的数字量为X时,对应的压力y可由比例公式/=/(32 000-6 400)计算出来。

压力表虽然能把压力信号传到远处,但它传输的只是有无压力这样的信号,无法知道实时压力值到底是多少。

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图2中的器件叫压力变送器。压力变送器的内部就是一块电路板,电路板连接着一个压力传感器F。它的工作原理是压力传感器F把检测到的压力传到电路板的C,检测信号进入电路板后,通过电路板的转换与计算,把这个压力信号转换成一个电流信号由A和B这两个点输出。图中右边就是转换过程的示意图,它可以把一个0-10kpa的压力信号转换成一个4-20mA的电流信号,由A和B这两个点输出。这时我们就说A和B这两个点输出的就是一个模拟量信号。模拟量信号的特点是它的值是在一个数值范围内是连续可变的。

下面看一下模拟量信号是如何进行远距传输的。

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我们管道上安装一块量程为0-10kpa的压力变送器,电源正极接压力变送器的B点,负极串联一块万用表到压力变送器的A点,并将万用表打到电流档。当压力变送器C点的压力是5kpa时,万用表的的电流读数是12mA。正好是4-20mA的电流信号的中间值,而5kpa也正好是0-10kpa压力值的中间值。当压力变送器C点的压力是10kpa时,万用表的的电流读数正好是20mA。这样0-10kpa压力值就对应了4-20mA的电流信号值,我们只要在远方通过一个接受设备把这个4-20mA的电流信号值提取出来,再通过一定的计算,就能知道就地的压力值是多少了。

为什么要把压力信号转换成4-20mA的电流信号,而不是0-20mA的电流信号或0-10V的电压信号?

1.0-10V的电压信号容易受到外界的电磁干扰,特别是电缆长度很长时干扰更明显。

2.用0-20mA的电流信号的话,就无法判断在电流信号是0mA时,到底是电缆断线引起的故障0mA,还是压力本身就是0kpa而输出的正常的0mA。

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图4是使用西门子S7-200 PLC读取压力变送器压力值的接线图例,这是一种最基本的使用方法,左边是开关量的,右边是模拟量的,不同的信号类型要接到PLC不同输入端。

今天就说到这了。大家都看明白了吗?

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