簡單的控製係統僅(jin) 使用PLC數字量輸入和輸出。數字量輸入用於(yu) 從(cong) 對象收集雙態信息，數字量輸出用於(yu) 控製開/關(guan) 類型。但在更複雜的控製和調節係統中，以及任何過程開始的地方，都需要使用模擬量輸入和輸出。

介紹

模擬量測量向PLC提供測量值信息，例如：壓力[bar,MPa]、流量[m³/h]、液位[m]、溫度[℃]、距離[m]、頻率[Hz]、電流[A]等等。

在測量值進入控製器前，必須將其值轉換為(wei) 電信號，然後再轉換為(wei) 數值量。物理量到電信號的轉換發生在傳(chuan) 感器中。電信號進入PLC，在這裏它被轉換為(wei) PLC程序可以理解的數值量。讓我們(men) 以儲(chu) 罐中的壓力測量為(wei) 例進行分析。

 

儲氣罐中安裝了範圍為0…16bar的壓力傳感器，其輸出電流為0…20mA。電流信號傳輸到PLC模擬量輸入端。讓我們看看這種測量從物理量到用戶（操作員）理解的值的路徑：1、傳感器測量0…16bar範圍內的壓力，並將其轉換為0…20mA電流信號；2、PLC控製器的模擬量輸入端接收0…20mA範圍內的信號並將其轉換為數值量，例如0-32767，這取決於PLC控製器的類型和配置，單極性輸入例如電壓輸入0…10V，電流輸入4…20mA，其對應值均為0…27648；雙極性輸入例如電壓輸入±10V、±5V、±2.5V，對應值為-27648…27648；3、對於PLC程序來說，數值量反映物理量測量值的大小，例如壓力。要進一步使用該測量值，PLC程序員必須根據壓力傳感器的測量範圍對其進行縮放。縮放後的值保存在控製器的內存中；4、縮放後的測量值的使用取決於應用需求，可以是：

• 警報信號（例如超壓）；
• 在HMI麵板或SCADA數據采集與監視控製係統中為操作員顯示壓力值；
• 使用測量值作為反饋信號；
• 超過限製後的下一步動作，例如打開閥門；
• 等等。

模擬量測量中可接受的標準電信號可以是：0…20mA、4…20mA和0…10mA。0…20mA、4…20mA和0…10V模擬量測量我們(men) 經常接觸到幾種標準模擬量電信號。但它們(men) 在哪些方麵不同呢？在工業(ye) 自動化中，最常見的模擬量電信號是4…20mA電流信號。這是由於(yu) 該信號的易用性以及比電壓測量0…10V相對更高的抗幹擾性。在4…20mA信號中，更容易檢測到傳(chuan) 感器和控製器之間的電纜斷開。如果電流降至約3.8mA以下，則檢測到電纜斷裂。在4…20mA和0…20mA兩(liang) 種測量中，如果電流值超過約20.5mA，則檢測到傳(chuan) 感器輸出短路。必須在PLC程序中考慮此類缺陷的檢測。在大多數傳(chuan) 感器上，你可以直接讀取它們(men) 的測量範圍和輸出電信號。下圖顯示了範圍為(wei) 0…16bar和電流輸出為(wei) 4…20mA的壓力傳(chuan) 感器示例，該圖表顯示了這兩(liang) 個(ge) 範圍之間的關(guan) 係。

 

PLC程序中的模擬縮放讓我們(men) 將上述範圍為(wei) 0…16bar的壓力傳(chuan) 感器安裝到我們(men) 的儲(chu) 罐，並將其輸出4…20mA連接到西門子S7-1200 PLC的模擬量輸入端。我們(men) 看看它在理論上的樣子：

 

S7-1200控製器中的模擬量輸入0…20mA，實際上工作在0…23.7mA的範圍內，這反映了AC/DC轉換器輸出端數值量的範圍從0到32767。如果我們將電流輸出為4…20mA的傳感器連接到此類輸入端，則4mA的數字值為5530，20mA的數字值為27648。

 

從PLC中要獲得測量的實際數值即OUT變量，需根據上述公式進行計算。在一些控製器中，有現成的函數用於縮放模擬測量，而在一些控製器中，有必要自己構建這樣的函數。S7-1200控製器沒有就緒功能，但我們可以使用CALCULATE或 SCALE_X+NORM_X 選項，不過現在S7-1200也出了一塊AI模組6ES7231-5ND30-0XB0，可以直接設定成4…20mA，而不需轉換。
備注：如有錯誤，敬請指正。