模拟量模块..ppt

S7-200 西门子模拟量模块应用 莱钢培训中心 王宪芹 Mobile:15336340638 E-mail:lgddwangxianqin1@ 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 6 1、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） 7 1、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 20mA 4...20mA 等 DAC PQW ... 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 : : : : : : L PIW 304 T PQW 320 : 模拟 执行器 物理量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一、模拟量扩展模块的应用简介 9 2、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 10 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 普通 测温 11 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 12 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 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 13 EM231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 14 2、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 15 2、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 16 2、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 17 2、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 18 2、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 ） 19 2、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 ） 20 2、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 ） 21 2、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 22 2、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 23 2、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 25 1、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 26 1、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 27 2、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 28 2、EM235AI/AO模块的设置 二、模拟量扩展模块接线图及模块设置 29 2、EM235AI/AO模块的设置 二、模拟量扩展模块接线图及模块设置 30 2、EM235AI/AO模块的设置 二、模拟量扩展模块接线图及模块设置 31 2、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 32 2、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 33 2、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 34 2、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 35 2、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 36 2、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 39 8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640016／25600＋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 。