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PLC模拟量的使用
video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_3607933927320584197一、 接线
1. 普通模拟量模块接线
模拟量类型的模块有三种：普通模拟量模块、温度RTD（接热电阻）模块和TC（接热电偶）模块。
普通模拟量模块可以采集标准电流和电压信号。其中，电流包括：0-20mA、4-20mA两种信号，电压包括：+/-2.5V、+/-5V、+/-10V三种信号。
注意：
PLC CPU普通模拟量通道值范围是0~27648或-27648~27648。
普通模拟量模块接线端子分布如下图1所示，每个模拟量通道都有两个接线端。
模拟量电流、电压信号根据模拟量仪表或设备线缆个数分成四线制、三线制、两线制三种类型，不同类型的信号其接线方式不同。
四线制接线
四线制信号指的是模拟量仪表或设备上信号线和电源线加起来有4根线。仪表或设备有单独的供电电源，除了两个电源线还有两个信号线。四线制信号的接线方式如下图2所示。
三线制接线
三线制信号是指仪表或设备上信号线和电源线加起来有3根线，负信号线与供电电源M线为公共线。三线制信号的接线方式如下图3所示。
两线制接线
两线制信号指的是仪表或设备上信号线和电源线加起来只有两个接线端子。如果PLC CPU模拟量模块通道没有供电功能，仪表或设备需要外接24V直流电源。两线制信号的接线方式如下图4所示。
不使用的模拟量通道接线
不使用的模拟量通道要将通道的两个信号端短接，接线方式如下图5所示。
2. RTD模块接线
RTD热电阻温度传感器有两线、三线和四线之分，其中四线传感器测温值是最准确的。
RTD模块还可以检测电阻信号，电阻也有两线、三线和四线之分。
RTD模块的接线方法如下图6所示。
3. TC模块接线
热电偶测量温度的基本原理是：两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势。
TC模块可以测量J、K、T、E、R&S和N型等热电偶温度传感器。
TC模块的接线说明参考图7。
二、 模拟量信号转换为PLC数值
模拟量信号接入PLC后，PLC将模拟量信号转换为了整型数据，不是浮点数(如西门子-27,648 到 27,648);
不同品牌的PLC对模拟量转换范围是有差异的(如西门子-27,648 到 27,648;台达-32,384 到 32,384);
PLC同一个模块对不同类型的模拟量信号的转换范围是一致的(如西门子对±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模拟量信号的转换范围均为-27,648 到 27,648);
故从以上几点我们可以知道，接入PLC的模拟量信号还需要进行再转换处理，才可以得到与实际物理量相匹配的数据;在进行数据转换处理的时候，还应该与使用的PLC模块的处理数据范围相对应。
例如，使用一个0 - 20mA的模拟量信号输入，在S7-200 SMART CPU内部，0 - 20mA对应于数值范围0 - 27648；对于4 - 20mA的信号，对应的内部数值为5530 - 27648。
如果有两个传感器，量程都是0 - 16MPa，但是一个是0 - 20mA输出，另一个是4 - 20mA输出。它们在相同的压力下，变送的模拟量电流大小不同，在S7-200 SMART内部的数值表示也不同。显然两者之间存在比例换算关系。模拟量输出的情况也大致相同。
上面谈到的是0 - 20mA与4 - 20mA之间换算关系，但模拟量转换的目的显然不是在S7-200 SMART CPU中得到一个0 - 27648之类的数值；对于编程和操作人员来说，得到具体的物理量数值（如压力值、流量值），或者对应物理量占量程的百分比数值要更方便，这是换算的最终目标。
读取到的模拟量数值处理
模拟量信号与PLC转换数据之间的转换
从PLC直接读取到的模拟量信号为整型数据，整型数据无法直观地反馈出实际的物理量大小，故为了能够直观地反馈出现场的过程信号情况，还应该将这些整型数据转换为反馈直观真实的浮点数信号。这里以台达PLC模拟量输入模块的数据处理过程为例说明。
通过以上对应关系图，可以知道对于一个任意的电流输入信号(X)，与读取到的数值信号(Y)，有如下的对应关系：
将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式，如下：
由以上公式，可以将PLC读取到的整数数据，转换为PLC接收到的模拟量电流信号值。
实际物理值与模拟量数据之间的转换
实际物理值与模拟量数据之间的转换方式同上面的转换方式相同。如下为某压力变送器的压力与模拟量信号范围(0.1-10bar，4-20mA)，同样的，压力与电流之间有如下的转换关系公式：
将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式，如下：
由以上公式，可以直接将模拟量电流信号转换为压力值数据。
实际物理值与PLC内部数据直接的转换
将PLC读取到的数据转换为实际的物理值，通过以上两步转换就可以得到。在处理时跳过输入信号值大小的转换，可以得到如下关系：
将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式，如下：
通过此公式，就可以直接通过PLC读取到的数据转换为实际的物理量值。
以上即为PLC对模拟量信号的处理过程及方法。
西门子S7 200编程
为便于用户使用，这里提供了量程转化库，用户可以添加到自己的Micro/WIN编程软件中应用。
模拟量比例换算指令库
注意：此指令库/程序的作者和拥有者对于该软件的功能性和兼容性不负任何责任。使用该软件的风险完全由用户自行承担。由于它是免费的，所以不提供任何担保，错误纠正和热线支持，用户不必为此联系西门子技术支持与服务部门。
在这个指令库中，子程序S_ITR用来进行模拟量输入到S7-200 SMART 内部数据的转换；子程序S_RTI可用于内部数据到模拟量输出的转换。
案例
将4 - 20mA模拟量输入转换为内部百分比值
将内部百分比值转换为4 - 20mA模拟量输出
热电阻、热电偶比例换算
一般情况下温度模拟量输入模块可以直接读取的"热电偶“、”热电阻“的温度，读取数值是测量值的10倍（摄氏或华氏温度）。如PLC里监控到520相当于实际温度52.0度。
三、如何处理模拟量测量值波动
当模拟量输入模块接收到的测量值出现波动时，可以按照以下步骤进行排查和解决：
1. 检查组态，核实地址
首先，检查组态和核实地址是否正确设置。确保模拟量模块的配置与实际硬件连接一致。
2. 编程软件监控AIWxx
使用编程软件监控AIWxx（模拟量输入通道）。观察监控值是否存在波动现象。
是否存在波动？
3. 检查程序
如果监控值不存在波动，检查PLC程序，确保程序逻辑正确，特别是处理模拟量输入的部分。
4. 测量模块输入信号
使用万用表等工具测量模块输入信号，确保信号的实际输入值是否稳定。
是否存在波动？
5. 检查等电位连接
检查等电位连接，确保所有接线正确，并且未使用的通道已经短接。
是否等电位？
是：执行替换通道信号源测试或通道短路测试。
否：进行等电位连接和未用通道短接，然后检查波动情况。
是否存在波动？
6. 测量现场信号
检查传感器和现场信号，确保传感器工作正常，并且信号连接正确。
是否存在波动？
是：传感器测量问题。
否：检查屏蔽层单端接地，并进行滤波器的安装或检查。
替换通道信号源测试
替换通道信号源进行测试，或将通道短路。
检查波动情况。
是否存在波动？
模块替换测试
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