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PLC模擬量的通用轉換原理以及編程方法
發布時間: 2024-04-22 23:19 更新時間: 2024-12-04 08:00
模擬量在plc系統中有著非常廣泛的應用,特別是在過程控制系統中。模擬量是一種連續變化的量,因此,它的使用對象也是各種連續變化的量,比如溫度,壓力,濕度,流量,轉速,電流,電壓,扭矩等。
圖1 溫度表
如圖1的溫度表,它測量的溫度是連續的,對應溫度表上的刻度。比如從40度升到50度,它不是直接跳躍的,而是連續上去的,也就是41、42、43這樣連續地變化。那么PLC是如何識別并控制這些變化,它和模擬量又是如何轉換的呢?本文將為初學者解惑。PLC系統中使用的模擬量有兩種,一種是模擬電壓,一種是模擬電流,模擬電壓Zui常見,用的也Zui多。模擬電壓 一般是0~10V,并聯相等,長距離傳輸時容易受干擾,一般用在OEM設備中。模擬電流一般是4~20mA,串聯相等,抗干擾能力強,dcs系統中一般都使用模擬電流。首先,我們先要用傳感器測量我們所需要的參數,通過變送器將此參數變換成0~10V 或者4~20mA ,現在很多傳感器都是自帶變送器的,直接就輸出模擬量,建議大家在項目中選用此種類型的傳感器
圖2 某壓力傳感器手冊如圖2所示,是某壓力開關的選型手冊,紅色圓圈部分是它的量程 0~250公斤,再看黃色熒光部分,此型號的傳感器是模擬電流輸出,也就是此款傳感器將0~250公斤的壓力線性轉換成了4~20mA的電流,當我們檢測到12mA的電流時,就表示壓力是125公斤,依此類推。
當我們讀取到模擬量之后,就要交給PLC去處理了,由于PLC的實質是電子計算機,而計算機只能識別數字量,因此要進行轉換,也就是模擬量到數字量的轉換,模擬電子技術中稱之為A/D轉換,作為PLC的使用者,而A/D轉換的是一個線性變化,也就是把0~10V 或者4~20mA 轉換成一個數字N,再在PLC中去處理這個轉換后的數字。也就是把0~10V 或者4~20mA 轉換成了0~N。這個數值N 在不同的PLC中是不一樣的。比如在西門子博途中,它是固定的為27648。有的PLC是4000,還有4096,還有32767,這個就要參考PLC 的編程手冊了。多數PLC都是可以修改的,建議修改成整數,便于我們計算。圖3 施耐德PLC 模擬量設置如圖3所示,是施耐德CODESYS平臺的PLC,紅色圓圈是默認的設置為-32768到32768,很顯然,這樣的數字是不便于我們計算的,因此改成了4000到20000。順便說一句,歐美系PLC對模擬量的處理是很簡單的,只需簡單的設置,而日系PLC特別是三菱,對模擬量的處理是很隆重的,它是通過梯形圖寫程序的方式來設置。而左上角的藍色圓圈內的%IW0,就是讀取的模擬量的數值,如果壓力是125公斤,那么此時,%IW0的值應為12000。圖4 模擬量轉換過程
如圖4所示,這是整個的模擬量的轉換過程,看箭頭指向,傳感器檢測實際物理量,然后變送輸出模擬量到PLC,由PLC轉換成數字量,而plc編程,就是對數字量的處理。圖5 模擬量的PID處理如圖五所示,左側紅色圓圈就是我們讀取的實際壓力,通過PID功能塊進行處理,處理后的數值賦值給%QW0,而%QW0是模擬量的輸出,也就是模擬量輸入的逆運算。模擬電流相對于模擬電壓來說,有著無可比擬的優勢,抗干擾能力強,有斷線檢測功能,而且模擬電流的傳感器一般都是兩線制,配線簡單方便,而且模擬電流信號可以方便的轉換成模擬電壓信號,反之則不能,因此推薦大家盡量使用模擬電流。模擬電流的缺點就是概念比較抽象,測量比較麻煩,初學者可能會不好理解,更重要的是,電流是串聯相等,很多初次使用模擬電流的朋友經常想當然的把模擬電流信號并聯,這是不對的,希望注意。這就是PLC對模擬量的處理,它其實是一個線性轉換的過程,任何連續的物理量都可以變送成0~10V 或者4~20mA供我們處理,而我們又可以把要控制的物理量轉換成0~10V 或者4~20mA,這就是模擬量控制的本質。
圖1 溫度表
如圖1的溫度表,它測量的溫度是連續的,對應溫度表上的刻度。比如從40度升到50度,它不是直接跳躍的,而是連續上去的,也就是41、42、43這樣連續地變化。那么PLC是如何識別并控制這些變化,它和模擬量又是如何轉換的呢?本文將為初學者解惑。PLC系統中使用的模擬量有兩種,一種是模擬電壓,一種是模擬電流,模擬電壓Zui常見,用的也Zui多。模擬電壓 一般是0~10V,并聯相等,長距離傳輸時容易受干擾,一般用在OEM設備中。模擬電流一般是4~20mA,串聯相等,抗干擾能力強,dcs系統中一般都使用模擬電流。首先,我們先要用傳感器測量我們所需要的參數,通過變送器將此參數變換成0~10V 或者4~20mA ,現在很多傳感器都是自帶變送器的,直接就輸出模擬量,建議大家在項目中選用此種類型的傳感器
圖2 某壓力傳感器手冊如圖2所示,是某壓力開關的選型手冊,紅色圓圈部分是它的量程 0~250公斤,再看黃色熒光部分,此型號的傳感器是模擬電流輸出,也就是此款傳感器將0~250公斤的壓力線性轉換成了4~20mA的電流,當我們檢測到12mA的電流時,就表示壓力是125公斤,依此類推。
當我們讀取到模擬量之后,就要交給PLC去處理了,由于PLC的實質是電子計算機,而計算機只能識別數字量,因此要進行轉換,也就是模擬量到數字量的轉換,模擬電子技術中稱之為A/D轉換,作為PLC的使用者,而A/D轉換的是一個線性變化,也就是把0~10V 或者4~20mA 轉換成一個數字N,再在PLC中去處理這個轉換后的數字。也就是把0~10V 或者4~20mA 轉換成了0~N。這個數值N 在不同的PLC中是不一樣的。比如在西門子博途中,它是固定的為27648。有的PLC是4000,還有4096,還有32767,這個就要參考PLC 的編程手冊了。多數PLC都是可以修改的,建議修改成整數,便于我們計算。圖3 施耐德PLC 模擬量設置如圖3所示,是施耐德CODESYS平臺的PLC,紅色圓圈是默認的設置為-32768到32768,很顯然,這樣的數字是不便于我們計算的,因此改成了4000到20000。順便說一句,歐美系PLC對模擬量的處理是很簡單的,只需簡單的設置,而日系PLC特別是三菱,對模擬量的處理是很隆重的,它是通過梯形圖寫程序的方式來設置。而左上角的藍色圓圈內的%IW0,就是讀取的模擬量的數值,如果壓力是125公斤,那么此時,%IW0的值應為12000。圖4 模擬量轉換過程
如圖4所示,這是整個的模擬量的轉換過程,看箭頭指向,傳感器檢測實際物理量,然后變送輸出模擬量到PLC,由PLC轉換成數字量,而plc編程,就是對數字量的處理。圖5 模擬量的PID處理如圖五所示,左側紅色圓圈就是我們讀取的實際壓力,通過PID功能塊進行處理,處理后的數值賦值給%QW0,而%QW0是模擬量的輸出,也就是模擬量輸入的逆運算。模擬電流相對于模擬電壓來說,有著無可比擬的優勢,抗干擾能力強,有斷線檢測功能,而且模擬電流的傳感器一般都是兩線制,配線簡單方便,而且模擬電流信號可以方便的轉換成模擬電壓信號,反之則不能,因此推薦大家盡量使用模擬電流。模擬電流的缺點就是概念比較抽象,測量比較麻煩,初學者可能會不好理解,更重要的是,電流是串聯相等,很多初次使用模擬電流的朋友經常想當然的把模擬電流信號并聯,這是不對的,希望注意。這就是PLC對模擬量的處理,它其實是一個線性轉換的過程,任何連續的物理量都可以變送成0~10V 或者4~20mA供我們處理,而我們又可以把要控制的物理量轉換成0~10V 或者4~20mA,這就是模擬量控制的本質。
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