带你了解PLC模拟量采集原理，搞定模拟量编程

wanguoping

在工业自动化控制系统中，随着技术的不断更新迭代，控制系统也不再单单局限于数字量控制，越来越多的如温度、压力、直流电机调速、变频器控制等，这些都是连续变化的量，因此模拟量控制应运而生。但是在PLC控制中，PLC实质上还是一种工业计算机，由于计算机只能够处理数字量，无法直接处理模拟量信息。因此PLC就必须通过外部硬件将模拟量转换为数字量输入到PLC内进行处理，同样处理完成后必须通过外部硬件将数字量转换为模拟量输出控制。在这个过程中就需要用到A/D输入模块和D/A输出模块。

在工业自动化应用中又分：电压和电流型两种模拟量模块。

下面以三菱FX2N-4AD模拟量模块为例，介绍其工作原理。

FX2N-4AD模拟量模块是4通道的输入模块，接收模拟量信号将其转换为数字量，其最大分辨率是12位，输入通道电压或是电流的选择是通过使用者配线来决定的，可以选择的模拟量值范围为-10V到10VDC（分辨率5MV）或者4-20MA、-20MA到20MA（分辨率：20ua）。该模块共计有32个缓冲存储区，每个存储区16位。如下图所示外形尺寸：



该模块的配线图如下：



PS：模拟量模块输入接线硬采用双绞屏蔽电缆，并且要远离电源线或其他可能产生干扰的电线。

下面是手册显示其性能指标：



重点来了：该模块的数据转换对应图示，如下：



针对以上图示，需要进行数据换算，也是模拟量应用最关键的一点，下面逐个列举例子分析。

对于0-10V（-10V到10V）的输入情况，当输入电压为0V时，对应着PLC内的数据就是0，当输入电压为10V时对应的PLC内部数值就是2000，假设该通道模拟量采集的是外部热电偶，热电偶的温度测量范围为0-100度，意思也就是：

当外部测量的实际温度为0度时，输入到模拟量模块端的电压就是0V，在PLC内显示的数值就是0；当外部测量的实际温度为100度时，输入到模拟量模块的电压就是10V，在PLC内显示的数值就是2000；因为如果当前温度为50度，则PLC内读到的数值就是1000；他们之前成线性对比关系。



同样对于4-20MA的情况，温度为0-100度对应输入电流4-20MA，在PLC内部为0-1000数值，同样为线性关系，可根据对应关系计算外部温度对应的PLC内部数据值大小。

0-20MA（-20MA到20MA）同样的原理计算。

在实际工业应用中模拟量模块电流输入抗干扰性能要好些。电压型因线路压降问题传输距离也不如电流型。

下面来看一下该模块的BFM缓冲存储区含义：



带※号的缓存器可以使用TO指令从PC写入，不带※号的缓冲存储区的数据可以使用FROM指令读入PC中。

在从模拟量特殊功能模块读出数据前，一定确保这些设置数据已经送入模块中。否则，将使用模块里面之前保存的数值。



通道选择设定

由上表可知通道的初始化是由缓存区BFM#0中的4位十六进制数H0000控制的，每一位对应一个通道，而每一位的数值设定规则为：

0=0：表示该通道为-10V到10V；

0=1：表示该通道为4-20MA；

0=2：表示该通道为-20MA到20MA；

0=3：表示该通道关闭OFF状态；

有上述规则可以：H3210意思为

第一通道：-10V到10V；

第二通道：4-20MA；

第三通道：-20MA到20MA；

第四通道：关闭状态；

其他缓冲存储区可查阅手册设定，其中BFM#30识别码K2010可在初始化时判定当前模块是否正确。

关于指令部分要用到FROM和TO指令，感兴趣的工友可自行查阅使用方法，因不同PLC编程指令差异比较大，不做详述。

关于PLC中模拟量采集部分原理大同小异，都需要A/D和D/A模块进行处理，转换关系原理也一样，只是在PLC内部对应的数据大小有差异，搞懂原理即可灵活运用。

以上就是有关模拟量部分的分享，个人学习总结，仅供参考。

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