PLC模拟量编程实例85294.docx

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1、对输入、输出模拟量的PLC编程实例解析对于初学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。比如有3个温度传感变送器：(1)、测温范围为0200 ,变送器输出信号为420ma(2)、测温范围为0200 ,变送器输出信号为05V(3)、测温范围为 100500 ,变送器输出信号为420ma(1)和(2)二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同， (1

2、) 和(3)传感变送器输出信号一样，但测温范围不同，这 3个传感变送器既使选用相 同的模拟量输入模块，具转换公式也是各不相同。一、转换公式的推导下面选用S7-200的模拟量输入输出模块 EM235的参数为依据对上述的3个 温度传感器进行转换公式的推导：对于(1)和(3)传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为 020ma电流 信号,20ma对应数子量=32000 , 4 ma对应数字量=6400 ;对于(2)传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为 05V电压信号，5V 对应数字量=32000 , 0V对应数字量=0 ;这3种传感变送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请 见下图

3、:故可列;Ai-： 3M丽或(1-1)由图知；川000 AiWx舞ODD传感等用A rw关系图传感器测温T=费/时，输出电流区加由模块转换敷字量AIW-32005S测温T-O0 时，输出电流1乂3 模块转换数字量41W工M时.T与AIW的关系曲线如上左图所示，根 据三角形相似定理可知：MBM-CDMABHOO CP=Ts M= 32000-6400 DMYIWx-64K 带入(1-1，式1可得;2。心色吐典_ (32000- M00)S-1)(2)传感器测温THW时，输出电压V=5V,模块转换数宇上1工4»品1益足上口。时，输出电压75模块转换数字量AIW7. T与AIW的关系曲线如

4、上中图所示,根据三用形相似定理可知，-ACDO pAD 改仆 故可列上二r一 (1-2) 由图知，CZ? 23。JB=200 CE=Tn EM=32OOO D1TAIW 带入(1-2)式，可得 十 ATW-k 7(.2-2)*KI!)1aB1fc传感蓄测温T/D(?时，输出电源I=Nm,模块转换数字量削W=32皿必测温Tl。即时，输出电流ITirn,模块转换数字量AIWTWQ T与AIW的关系曲线如上右图所示，根据三角形相似定理可知：AABM-ACDM /故可列: 典网1(1-3) 由图知；/CD DMAB=500+100=500 S加 7；+100 011=32000-400 DM=收旧一6

5、4g 带入 <1-3> 式:可纵产0 乂空二更叫_。0 *(32000 - 6400)/or.ijKorjcj上面推导出的(2-1)、(2-2)、(2-3)三式就是对应(1)、(2)、(3)三种温度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量的转换公式。编程者依据正确的转换公式进行编程，就会获得满意的效果 二、变送器与模块的连接I I ' -输入十通常输出420ma电流信号的传感变送器，对外输出只有 十、-二根连线， 它需要外接24V电源电压才能工作，如将它的+、-二根连线分别与24V电源的 正负极相连，在被测量正常变化范围内，此回路将产生 420ma电流，见下左 图。下

6、右图粉色虚线框内为EM235模块第一路模拟输入的框图，它有3个输入 端，其A+与A-为A/D转换器的+ -输入端，RA与A-之间并接250 Q标准电阻。 A/D转换器是正逻辑电路，它的输入是05V电压信号，A-为公共端，与PLC 的24V电源的负极相连。in 转换器-T输入-L I"一 才才与才J J那么24V电源、传感变送器、模块的输入口三者应如何连接才是正确的？正 确的连线是这样的：将左图电源负极与传感器输出的负极连线断开， 将电源的负 极接模块的A-端，将传感器输出负极接 RA端，RA端与A+端并接一起，这样 由传感器负极输出的420ma电流由RA流入250Q标准电阻产生05V

7、电压 并加在A+与A-输入端。切记：不可从左图的24V正极处断开，去接模块的信号输入端，如这样连接, 模块是不会正常工作的对第（2）种电压输出的传感变送器，模块的输入应设置为 05V电压模式, 连线时，变送器输出负极只连 A+, RA端空悬即可。三、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。请见下面梯形图：（A）、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：0200 ,输出：420ma）按公式（2-1）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）实数运算的梯形图：网符1家T运篁ttAIWUt寓至超方值）转

8、技为实散值-WD1G0.概三区力量大值（D1>->VD1O4,适It结果tVDQC X变压力会示IZ >1LC1ENENDIMOUTDI_RENEN。ENOUT_S11AIWO-=VD40VD4U-70100MOV.RENENO111OUTSUB_ftENk。iniourIN2£1-*VC1O4VEIgA-7D112F ar mulrE)IV_fii EME N nt NEND<1-V&0VD112-INIOUTIM2-VD112VDH2-*_J_ J .iniourtN21Ml,。=$ )1gongkorIC一该梯形图是对一个真空压力变送器（量程：0

9、0.1Mpa,输出：420ma）按公式（2-1）以实数运算编写的转换程序，可作为一个子程序进行调用。四、编程实例及解析某设备装有4种传感器：1、真空压力传感器，量程为：00.1Mpa；输出给PLC的信号为420ma。2、蒸汽压力传感器，量程为：01.0Mpa；输出给PLC的信号为420ma。3、温度传感器，量程为：0200度；输出给PLC的信号为420ma。4、电机转速，量程为：050转/秒；输出给PLC的信号为420ma。该设备用蒸汽对其罐体加热，并对温度要求按设定的温度值进行温度控制。控制方式采用自动调整电动阀开门角度的大小来改变加热管道的蒸汽的流量。电动阀的控制信号为420ma,即输入4

10、ma时，电动阀关门，输入20ma时，电动 阀门全开。为此选用了含有4路模拟输入和一路模拟输出的模块 EM235 o其4路模拟量输 入信号皆设定为020ma电流输入模式，一路模拟量输出信号设定为 420ma 电流输出模式。要求用触摸屏显示这4种信号的时时状态值，并在触摸屏上设置控制的温度参数,传给PLC使PLC按此值进行温度控制。由于本文重点是讲述有关模拟量的输入与输出的编程设计，对触摸屏的编程设计不予讲述，只提供触摸屏与PLC的通讯变量：VD0:为真空压力显示区，由PLC传送给触摸屏。VD4:为蒸汽压力值显示区，由PLC传送给触摸屏。VW8:为蒸汽温度值显示区，由PLC传送给触摸屏。VW10:

11、为电机转速值显示区，由PLC传送给触摸屏。VW12:设定温度值区，由触摸屏传送给 PLC.一、硬件电路的配置：（一）、硬件设置除上述4种传感器外，选用：1、S7-200PLC 一台，型号为：CPU222 CN 。2、选用EM235模拟量输入模块一块（输入设置：020 ma工作模式；输出设 置：420ma）。3、变频器一台，型号为PI8100 ,由PLC控制启停，手动调速。4、西门子触摸屏一块。型号：Smart 700硬件电路图42 守团门电动装置笫¥$3*gonynong触卷好动卷：K显示温度、压力、富兖通力.电机转谑工源度般置（.温度挖翱方式：塞汽加焦或米拌薛盅二J（二）、对传感器

12、输出的420ma转换为显示量程的公式推导:EM235模拟量输入输出模块，当输入信号为20ma时，对应的数字=32000 ,故:输入=4ma时，对应的数字量=6400 ,对应显示量程值=0。输入20ma时,对应的数字量=32000 ,对应显示量程值最大值=Hm ,其输出量与模块的数字量的变化关系曲线如图一所示:根据三角形相似定理：AaBC-AADE故： (ongDE AD整理得，白£二一匚二二AB 口/畋 - 6400)(32000-M00)这是一个通式，招4个参数的最大值带入式中,可得以下。个公式，, 4* . g(AlWx - 6100)V 真空压力转换公式j=1(32000 -

13、6400)单位 MFai2蒸汽压力转换公式:，4。) (32000-6400)单也MFa13、蒸汽温度转换公式:。单位:度，s 3 (山畋T40叽4、电机转速转揆公式;Vd = 50-乜(32000-6400；为简化程序，自定这4个转换公式，前二种为实数运算，后二种为整数运算, 义二个功能块分别用于实数与整数运算，而每个功能块在程序运行中又都调用二 次，分别计算不同的物理量。为此功能块设有二个数字输入与一个计算结果输出 三个口，以适用于多次调用去计算不同物理量的值。请见下面编程:（三）、实数运算功能块（SBR_0）:（四）、整数运算功能快（SBR_1 ）:|明的必：AIW#W1（M：生大量程（

14、加谒度独0）曾理中间运苴数中口。SU8.DII I卜Fklrt|1 1/IVD2G0"INIOUT-VD212*6400FN2gongkong符号|萤量比量被猖整!国tEH而BOOLLW0 1ZHEl.nIN制T躺入由橇照容鲍教予号LD2ZHE2,hINDINTIN1H_OUTMSOUT山T运算结鼻 （整黜宛或）情出网招1胸入鳏蜥裁方双警察（五卜将模块的数字量，按对应公式转换为量程显示值的编程网摆1AlMBO-a.幡*WIK直至面Wfin方机际BCfi cVDIOO,将空压力薮大渣（值1） rVOIM 运苴箝果tVDQ（ M 士用力显示区）.运宜给里迂绐VDO.工敷压算ENAlWtJ

15、THLh SUl.oi VD。Q 1 - 'SH2 rrgoncjJiong内笫3Mwew,将向W2布皿力窟）转氨为笈数值fVOlOO相藕汽国加t±值口 6 -科目共 运*SfiJR-ND4t 猿汽压力僚：示区3 ,近总籍果违给VIMMBO=-B1W21-SHl_r SHI.MCH2 rUMMl 0X)整缴运苴 EhSCM6D-2t将AJW4（蒸0度说）4W/10C,将曝海I度大值fWH 运景荒暴AV0（ M温度值显于区） ，闻畸亲送入VWBMBO1甸wjm-7MEl_h 7HJ42HHinMl 0Js)gongKong网熠5|闲藤露 宣知沱（电林铮逮）4g冏时.将电机转煌最

16、大值>5加口4.送算结臬他的口工电航装度值2系区，MB0I =日 I*AJV/?- 尔.kong分析以上梯形图可知，该程序编写的特点：1、选用自定义功能块编写转换公 式的子程序，2、对多个转换变量的调用采用每个扫描周期对 MB0加1的依次循 环调用的方式，这样的编程处理会使编写的程序，简短易读易懂。（六）、对模拟量输出的编程处理对罐体温度控制是采用渐近比较的控制方式进行编程。设计思路是这样的：当罐体的温度低于设定温度10度时，控制加热蒸汽的电动阀门全打开，当罐 体的温度低于设定温度7度时，电动阀门打开3/4,当罐体的温度低于设定温度4 度时，电动阀门打开1/2,当罐体的温度低于设定温度2

17、度时，电动阀门打开1/4, 当罐体的温度低于设定温度1度时，电动阀门打开1/8,当罐体的温度=设定温度 时，电动阀门关闭。电动阀门的控制信号为asox津喻人如曰时，阀门关闭，当输入独修时，阀门全八一4打开.如设电动阀门全开时，门打开度二1,则阀门打开度口二工一 （3-1）16即；I"一白时，口二0 （全关）Ik=2gz时，G -1 （全开）J1 £ -T3温度传感变送器的被测温度与输出电流的关系式为* 7=4 + （3-2）.'200温度转换公武为： % = 200 J"遭）（2-1）（32000-6400）（2-1）式又可变换为：人工以一 1加丁点十6如

18、o£ 缶琬C j _ rjjp（3-3）J附、t期''" 16且,唯一6400)将(2-1)式带入 C 9-2)式，归 I Zy = 4 +-一- (32000- 6400)*中5 f 、一旧 朝上瞅工-6400)将肘3式带入(3-1)式，得a = (3-4) 1-1(32000- 6400)将此式转换为I1/AIWX =(32000-6400) a4 640.Cl J% A DIJ C（2-1a）式为温度与数字量的关系式，用它可将设定温度值转换为对应的数字量。如设定温度Tz=120度，带入（2-1a）,可得对应数字量AIW=21760（3-5）式为数字量与

19、电动阀门打开度 a的关系式，可用它输送给模块不同 的数字量，来改变模块的模拟量输出值，进而达到改变电动阀门的打开角度。如：a=1代入（3-5）可得：AIWx=32000 将32000送入给模块的 AQW0,模 块的模拟量输出将产生20ma电流输入给电动阀的信号输入端，使阀门全打开。a =1/2代入（3-5）式可得：AIWx=19200 将19200送入给模块的 AQW0,模块的模拟量输出将产生12ma电流输入给电动阀的信号输入端，使阀门打开 1/2 o 下面是利用渐近比较法进行温度控制的梯形图：程序解释见网络上的说明mnVW12：设定温度值 W/50：为控制点温度:J网算了量值（公式力：AIW

20、4X128 “00）MULJEN ENOVW12.仔IN1IN2OUTENENOIN1OUTIN2ADDJ-W50MV/8->6400-同络12W/S2Mg1度数字（ VW50 ） -实鲍事度厘教字（AIW4 ） 0.0IIW50-AIV/4-IN2OUT W52网络13当VW52（设定温度-菊嬲1度）1280（ 1酸矍）. A0WO320XK麻门室打丽二7AQW0-1 （闭门打开 3/4），当W&512（ 4«差）AOW0-19200（阙门打开 1/2AQWCM（网R7开当腰差），AQW61920Q闽Q打开1用）Q0 0IM0V_WCMA11八1 128032000-

21、tnINLNUUThAQWOVW52I12S0VW52l>'ld9026600-MOV.WEN ENOINOUTrAQWOVW52VW52512VW52l>'l512W52l>U25619200-MOV.WEN ENOINOUT ACM)gkongMDV_W ENEAJO -INOUT AOWO网络U 当冷水电射圆打开盯 > 电动期:歼.Q0.1=1即冷水发打开，注入冷水进行降温，此时电动阀门全开，加速降温，程 序对降温不做控制处理。（七）、PLC输入输出的控制编程输入有3个按钮：分别控制变频器、蒸汽电磁阀、水冷电磁阀的通电与关断:1、启动按钮接PLC的I0.0,控制变频器的启动与停止，输出口为 Q0.3。2、蒸汽电磁阀控按钮，控制蒸汽电磁阀的打开与关闭，输出口为Q0.03、冷水电磁阀按钮，控制冷水电磁阀的打开与关闭，输出口为 Q0.1控制方式选用一个按钮控制启停，用 RS触发器指令编程。Q0.0与Q0.1互 锁，即只容许一个电磁阀打开，如蒸汽阀打开时，按水阀控制按钮，水阀不能打 开，只有先关断气阀后再接水阀，水阀才能打开。见下面梯形图：同络7| Q0 3 ：英顿寓丽同第8I Q01 :冷水电丽耳MasIqoo ：密汽电ia冠门Q01Q00SI OUTSRRm22C )gojykong