S7-200模拟量输入输出实例

对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析3134人阅读| 4条评论 发布于:2011-12-29 9:03:42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。5V（3）、测温范围为一 100 500 ,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）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，其转换公式也是各 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对应数子量二32000 , 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对应数字量二32000 , 0V对应数字量二0 ；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：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通常输出4 20ma电流信号的传感变送器,对外输出只有+、-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。5V王S岫叶银9电压信号，A-为公共端，与PLC的24V电那么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250 Q标准电阻产生05V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:帼的1整数运皙|腾即“从襦抉误取的数字量值）-八W100,将最大量程值，YW1M.送往结果八W8帔陋显示区）SMQOENOQUT 卜VD20QMOV_DWENENO 201- INOUT -VD204SUB.DI EMENO VD200- INIOUT -VD2125400 IN2MUL_DIENENO VD204- INIOUT -VD212VD212-IN2DIV.DIENENO VD212- INIOUT -VD20825G00- IN2M10(S )1gongkong该梯形图是第（1）种温度传感变送器（测温：0200 ,输出：420ma ）按公式（21 ）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：该梯形图是对一个真空压力变送器（量程：00. IMpa,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：0 0. IMpa ；输出给PLC的信号为420ma。2蒸汽压力传感器，量程为：0 1. OMpa ；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4ma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：VDO ：为真空压力显示区，由PLC传送给触摸屏。V D4 ：为蒸汽压力值显示区，由PLC传送给触摸屏。V W8 ：为蒸汽温度值显示区，由PLC传送给触摸屏。V W10 ：为电机转速值显示区，由PLC传送给触摸屏。V W12 :设定温度值区，由触摸屏传送给PLC.、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：0、20 ma工作模式;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硬件电路图开机.电电：工作 P.中申IL 012 2t 3 45 J N LI输出设置：420ma ）。雷钠雷夫蚓曷特出1 41414n !r-FRA A* X 3 R. RC “ C. RD DCPU 222 CNEM235CN比（二）、对传感器输出的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，对应的数字二32000 , 的数字量二6400 ,对应显示量程值二0 o输入20ma时，对应的数字量二32000 二Hm ,其输出量与模块的数字量的变化关系曲线如图一所示：HHimc /i/lol_z/t （UOOAIWc 32000故：输入二4ma时，对应对应显示量程值最大值gongkong这4个转换公式，前二种为实数运算，后二种为整数运算，为简化程序，自定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以适用于多次调用去计个口，算不同物理量的值。请见下面编程：三）、实数运算功能块（SBR_O ）：四）、整数运算功能快（SBR_1 ）：goncjJiong（五）、将模块的数字量，按对应公式转换为量程显示值的编程 .gkungJ0MB0-1,将AIW21蒸汽压力值）转技为5?3?ffi-VD100,将蒸机压力最大值（LO） -VD104.运Mi 1VD4c炭汽压力值二示区八运 算金昔果送络VD4ENAIW2- SHI.r SHI.ot VD410- SH2 nM1 OMI 0L-CS)I S )1JOMeO-2,将 AJW4 （，世菇麋送入VW8-VWI00,将滋汽禺度最大ffi-VW104.运霓结果热汽湾度佰旻示CAIW4-ZHE1ZHE.ot200-2HE2 irt阿ta 5MLO_C S )gongkong|魏血03。将AE/6（电机软逵,TWIOO.将电机玮逵量大倍NUH04 运住洁黑，W1CI （电机湖f值旻示区，|MBO=813CkiC ViAIW 7Hp 1、7Hp n-i-ZHE2 inW10Ml 0cs )gongkonggon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的 MB0加1的依次循环调用的方式，这样 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 ,当罐体的温度二设定温 度时，电动阀门关闭。-，、一后, r 16 -% - 6400),、将*(2-1)式带入(3*2)式，行：/y = 4 4- (3-3)3(32000-6400)一夕 / 5应 /、f g(A1Wv 6400)将(3-3式带入(3-1)式，得：a=2W (3-4)川(32000- 6400)将此式转换为A 吗 =(32000 - 6400) - + 640J(2-la)式为温度与数字量的关系可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-la )，可得对应数字量AI归21760(3-5 )式为数字量与电动阀门打开度来改变横崛瘫叔随输的雌避嗣飒阳期领脚由的打开角 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。卜而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IWH2：谩定温度0VW5O：为控制点温度对赖手1MB(公式为：AIW3128 F 6400)00.0IVW52厘定濡度数手做(VW50 ) -实M 号堂数字母(AIW4匚D0.0问格13当2院设定温度-实榭暹度12901蟆里),AQWO-320闽门全打开当AQWO-19200(阀门打开3/4) .当5V52 卢 12(知T餐),AOW0-182O0C 即T打开 1/2同门打开号当小521左1度差)，4闲门打开1国)VW52MC JV. Wrun t-N U400-AQWOm各14当冷才电册阀打开时 电动冏全开.MOV WENENOgongkong32000- INOUT bAQWO网路is当蒸汽与冷水电磁阀都关闭时时昆动阀门关。MOV. WENOQ0. 0Q0. 1I_IB6400-OUT BAQWO程序中的Q0.0为蒸汽电磁阀的输出信号。Q0. 0-1即蒸汽电磁阀打开，注入蒸汽加热，程序将对罐体内的温度进行控制。Q0. 1为冷水电磁阀的输出信号。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10.0 ,控制变频器的启动与停止，输出口为Q0. 3 o2、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按水阀，水阀才能打开。见下面梯形图：MQI 7本文到此结束，望大家分析探讨，有不对之处请给于指正。谢谢大家!