模拟量模块

S7-200西门子模拟量模块应用莱钢培训中心王宪芹Mobile:15336340638E-mail:[e-mail]2西门子模拟量模块应用在工业控制中，某些输入量（如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构（如伺服电动机、调节阀、记录仪等）要求PLC输出模拟信号；而PLC得的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电流或电压，例如4~20mA、1~5V、0~10V，PLC用A/D转换器将它们转换为数字量；D/A转换器将PLC的数字量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换（模拟量输入）和D/A转换（模拟量输出）。3西门子模拟量模块应用主要内容一、模拟量扩展模块的应用简介三、模拟量扩展模块的寻址（以下以EM235为例）二、模拟量扩展模块接线图及模块设置四、模拟量值和A/D转换值的转换五、编程实例4一、模拟量扩展模块的应用简介5一、模拟量扩展模块的应用简介1、模拟量扩展模块的作用：在工业控制中，某些输入量（如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构（如伺服电机、调节阀、记录仪表等）要求PLC输出模拟信号，而PLC得CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电压或电流，如4～20mA，1～5V，0～10V，PLC用A/D转换器将它们转换成数字量。这些数字量可能是二进制的，也可能是十进制的，带正负号的电流或电压在A/D转换后一般用二进制补码表示。61、模拟量扩展模块的作用：一、模拟量扩展模块的应用简介D/A转换器将PLC的数字量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换（模拟量输入）和D/A转换（模拟量输出）。71、模拟量扩展模块的作用：一、模拟量扩展模块的应用简介大中型PLC可以配置成百上千个模拟量通道，它们的D/A、A/D转换器一般是12位的。模拟量I/O模块的输入、输出可以是电压，也可以是电流；可以是单极性的，如0～5V、0～10V、4～20mA；也可以是双极性的，如±5V、±10V、±20mA，模块一般可以输入多种量程的电压或电流。8生产过程物理量标准的模拟信号传感器变送器•压力•温度•流量•速度•pH值•粘性•等±500mV±1V±5V±10V±20mA4...20mA等DACPQW...PQW...:::PQW...模拟量输出模板MR模块ADC结果存储器PIW...PIW...:::PIW...模拟量输入模板CPU::::::LPIW304TPQW320:模拟执行器物理量......................................一、模拟量扩展模块的应用简介92、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）（2）AO模拟量输出模块（EM232）（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）一、模拟量扩展模块的应用简介102、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）一、模拟量扩展模块的应用简介普通测温112、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）一、模拟量扩展模块的应用简介122、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）一、模拟量扩展模块的应用简介如果传感器输出的模拟量是电压或电流信号（如±10V或0～20mA），可以选用普通的模拟量输入模块，通过拨码开关设置来选择输入信号量程。注意：按照规范接线，尽量依据模块上的通道顺序使用（A→D），且未接信号的通道应短接。A、普通模拟量输入模块13EM231测温模块2、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）一、模拟量扩展模块的应用简介142、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）EM231测温模块技术规范一、模拟量扩展模块的应用简介152、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）EM231测温模块技术规范一、模拟量扩展模块的应用简介162、模拟量扩展模块的类型：（1）AI模拟量输入模块（EM231）EM231测温模块技术规范一、模拟量扩展模块的应用简介172、模拟量扩展模块的类型：（2）AO模拟量输出模块（EM232）一、模拟量扩展模块的应用简介182、模拟量扩展模块的类型：一、模拟量扩展模块的应用简介（2）AO模拟量输出模块（EM232）192、模拟量扩展模块的类型：EM232输出技术规范一、模拟量扩展模块的应用简介（2）AO模拟量输出模块（EM232）202、模拟量扩展模块的类型：EM232输出技术规范一、模拟量扩展模块的应用简介（2）AO模拟量输出模块（EM232）212、模拟量扩展模块的类型：（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）一、模拟量扩展模块的应用简介222、模拟量扩展模块的类型：（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）EM235技术参数一、模拟量扩展模块的应用简介232、模拟量扩展模块的类型：（3）AI/AO模拟量输入/输出模块（EM235）EM235技术参数一、模拟量扩展模块的应用简介24二、模拟量扩展模块接线图及模块设置1、EM235AI/AO接线图EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。EM235接线图251、EM235AI/AO接线图EM235接线图EM235接线图演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X＋和X－；对于电流信号，将RX和X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将X＋和X－短接。二、模拟量扩展模块接线图及模块设置261、EM235AI/AO接线图EM235接线图注意：对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。二、模拟量扩展模块接线图及模块设置272、EM235AI/AO模块的设置用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。二、模拟量扩展模块接线图及模块设置282、EM235AI/AO模块的设置二、模拟量扩展模块接线图及模块设置292、EM235AI/AO模块的设置二、模拟量扩展模块接线图及模块设置302、EM235AI/AO模块的设置二、模拟量扩展模块接线图及模块设置312、EM235AI/AO模块的设置6个DIP开关决定了所有的输入设置。也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。输入校准模拟量输入模块使用前应进行输入校准。其实出厂前已经进行了输入校准，如果OFFSET和GAIN电位器已被重新调整，需要重新进行输入校准。其步骤如下：A、切断模块电源，选择需要的输入范围。B、接通CPU和模块电源，使模块稳定15分钟。C、用一个变送器，一个电压源或一个电流源，将零值信号加到一个输入端。二、模拟量扩展模块接线图及模块设置322、EM235AI/AO模块的设置D、读取适当的输入通道在CPU中的测量值。E、调节OFFSET(偏置)电位计，直到读数为零，或所需要的数字数据值。F、将一个满刻度值信号接到输入端子中的一个，读出送到CPU的值。G、调节GAIN(增益)电位计，直到读数为32000或所需要的数字数据值。H、必要时，重复偏置和增益校准过程。二、模拟量扩展模块接线图及模块设置332、EM235AI/AO模块的设置下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置EM235输入数据字格式：二、模拟量扩展模块接线图及模块设置342、EM235AI/AO模块的设置可见模拟量到数字量转换器(ADC)的12位读数是左对齐的。最高有效位是符号位，0表示正值。在单极性格式中，3个连续的0使得模拟量到数字量转换器(ADC)每变化1个单位，数据字则以8个单位变化。EM235输入数据字格式：二、模拟量扩展模块接线图及模块设置352、EM235AI/AO模块的设置在双极性格式中，4个连续的0使得模拟量到数字量转换器每变化1个单位，数据字则以16为单位变化。EM235输入数据字格式：二、模拟量扩展模块接线图及模块设置362、EM235AI/AO模块的设置EM235输出数据字格式：EM235输出数据字格式给出了12位数据值在CPU的模拟量输出字中的位置：数字量到模拟量转换器(DAC)的12位读数在其输出格式中是左端对齐的，最高有效位是符号位，0表示正值。二、模拟量扩展模块接线图及模块设置37模拟量扩展模块的寻址每个模拟量扩展模块，按扩展模块的先后顺序进行排序，其中，模拟量根据输入、输出不同分别排序。模拟量的数据格式为一个字长，所以地址必须从偶数字节开始。例如：AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。每个模拟量扩展模块至少占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，以此类推。三、模拟量扩展模块的寻址（以EM235为例）38三、模拟量扩展模块的寻址（以EM235为例）8输入/8输出CPU224后面依次排列一个8输入/8输出数字量模块，一个8输入数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块，一个8输出数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块的寻址情况，其中，灰色通道不能使用。398输入/8输出三、模拟量扩展模块的寻址（以EM235为例）注意：CPU若本身带两个AI和两个AO，则从AIW4、AQW4开始40四、模拟量值和A/D转换值的转换假设模拟量的标准电信号是A0-Am(如：4-20mA)，A/D转换后数值为D0-Dm(如：6400-32000)，设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系A＝f(D)可以表示为数学方程：A＝(D－D0)×(Am－A0)／(Dm－D0)＋A0。根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换，得出函数关系D＝f(A)可以表示为数学方程：D＝(A－A0)×(Dm－D0)／(Am－A0)＋D0。41具体举一个实例，以S7-200和4-20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400-32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：A＝(D－6400)×(20－4)／(32000－6400)＋4，假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×16／25600＋4＝8mA。又如，某温度传感器，－10-60℃与4-20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出：T=70×(AIW0－6400)／25600－10可以用T直接显示温度值四、模拟量值和A/D转换值的转换42模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子：某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为(32000/20)×4＝6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值(单位为KPa)的计算公式为：四、模拟量值和A/D转换值的转换43VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100(单位：KPa)编程实例您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。四、模拟量值和A/D转换值的转换44五、编程实例例1545五、编程实例46五、编程实例例1输出模拟电压值47五、编程实例48五、编程实例49五、编程实例例2：使用EM235将模拟电压转化为数字量存入VW050五、编程实例例2：使用EM235将模拟电压转化为数字量存入VW051五、编程实例例2：使用EM235将模拟电压转化为数字量存入VW052五、编程实例例3：量程为0~10MPa的压力变送器的输出信号为0~10V。系统控制要求是，当压力大于8MPa时，指示灯亮，否则