如何搞定PLC模拟量，0-10V、4-20mA等应用详解（附FX3U模拟量编程）

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    我们在设计自动化设备时，往往少不了对一些压力传感器、仪器信号或者温度传感器进行监控和控制。很多时候这些仪器仪表都会有模拟量输入或输出信号，我们就需要使用PLC对它的模拟量进行读取和输出模拟量给到仪器仪表。

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    到底什么是模拟量？有些电气工程师在调试时总是没计算好，它没有想像中的复杂。下面我们来看看常见的几种模拟量使用场景吧。

一、常见模拟量范围

模拟量输入：DC -10V～+10VDC、 -20mA～+20mA、DC 0V～10VDC、4mA～20mA

模拟量输出：DC -10V～+10V、 0mA～20mA、DC 0V～10V、4mA～20mA

    还会有DC 0V~5V等，不一一列举，我们后面主要讲0~10V和4~20mA两个。

二、使用场景，在哪些地方会用到？

变频器控制

温度监控

压力监控

液位监控

比例阀控制

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    使用模拟量的地方很多，工作中接触最多的是变频器、压力、液位。近几年随着技术的发展，可能更多的是使用通讯来实现，这个模拟量我们可以不用，但是我们得懂。

三、模拟量类型选择，电压还是电流？怎么选

选信号前得先明白本质区别，不然选错了，后期调试能熬到半夜。

0-10V 电压信号：像 “短距离快递”，适合柜内或 10 米内的设备，比如 PLC 和同柜子里的变频器、柜内温度传感器，优点是接线简单（两根线就行），新手也能接；但缺点明显，线一长就容易被干扰（比如旁边有变频器动力线），而且信号会 “衰减”（比如 10V 信号传 20 米，可能只剩 8V，数据就不准了）。

4-20mA 电流信号：是 “长途货车”，50 米甚至 100 米的距离都稳，比如车间角落的液位变送器、室外的流量计，抗干扰能力强，还能 “自检”：正常情况下信号不会低于 4mA，要是 PLC 读成 0mA，不用查传感器，先看线是不是断了（0-10V 就没法区分 “没信号” 和 “数值为 0”）。

四、模拟量转换为想要的数据。

下面我们使用温度计和比例阀来举例

模拟量输入：外部温度计输出的DC 0~10V模拟量，接到PLC的模拟量输入模块上，PLC模拟量它是一个数值（如0~32000）出来，我们再把数值转换成电压，这样我们就知道外部输入的电压是多少了。

直接上图，这个很好理解吧。

然后我们程序里面再把数值，比如0~10V对应0~100摄氏度，一般电压转换为温度会有一个转换公式，我们把PLC计算的电压值代入进公式，就能得出我们想要的温度了。

计算1：先计算我们程序里面从模拟量输入模块取得的电压

我们假设y-数值，x-电压。公式是y=ax+b

代入

32000 = a * 10 + b

0 = a * 0 + b

解得公式：y=3200x，x=y/3200（先记住，后面会用到）

计算2：计算电压对应的温度

我们假设0摄氏度对应0V，100摄氏度对应10V，也为二元一次方程关系y=ax+b。y-温度，x-电压

0 = a * 0 + b

100 = a* 10 + b

解得公式：y = 10x

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模拟量输出：我们要控制一个比例阀（能够控制输出压力的一个东西，用的机器不多，我也比较少接触），这个比例阀可以接收0~20mA的电流，对应0~500KPa压力输出，如下图：

那么我们在程序内部对应的寄存器写入数值，写入32000对应20mA，这时比例阀会输出500KPa压力，写入0对应0mA，这时比例阀会输出0KPa压力。

计算1：先把我们对应的数值0~32000转换成0~20mA

我们假设y-电流，x-数值，公式也是y=ax+b。

20 = a * 32000 + b

0 = a * 0 + b

解得公式：y= x/1600

计算2：把0~20mA，对应0~500kPa

我们假设y-压力，x-电流，公式也是y=ax+b。

0 = a * 0 +b

500 = a * 20 +b

解得公式：y= 25x

五、编程实例，我们以FX3U的4AD和4DA进行举例

这里说一下，缓冲区操作指令FROM/TO和U/G指令，他们都是一个目的，移动数据，

TO：模块号、缓冲区、要传的数据、多少个长度

FROM：模块号、缓冲区、读取出来的数据存哪里、多少个长度

U/G：U模块号、G缓冲区。使用MOV或BMOV指令

开始编程吧。

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模拟量输入模块FX3U-4AD编程：

BFM 0输入模式：

选哪种模拟量，第四点我们选择的是DC 0~10V电压模

拟量输出的温度计，所以模式可以选0。

BFM 22设置数据加法运算功能：

BFM 61缓冲区读取出数值：

在通道数据(BFM 10~13)、峰值(BFM 101~104、111~114)、数据历史记录(BFM 200~69999)的值上加上加法运算数据(BFM 61~64),该加法运算数据的值被保存在61。

注意：使用加法运算数据时,需要将加法运算数据功能(BFM222b0)置ON

PLC程序：（前面解得公式：电压x=数值y/3200；温度y = 10 * 电压x）

OK，D4就是我们的温度了。

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模拟量输出模块FX3U-4DA编程：

BFM 0输出模式：

先确定输出模式，选哪种模拟量。我们第四点选择的是0~20mA电流模拟量输入比例阀，所以模式选2。

BFM 1输出数据：

输出比输入稍微简单一些。

PLC程序：（前面解得公式：电流y=数值x/1600；压力y=25*电流x）

我们要算数值，把数值存到PLC缓冲区。

电流x = 压力y / 25，数值x = 电流y * 1600

OK，到这里就完成啦。是不是很简单。

总结三大要点：

搞懂缓冲区功能。

熟悉FROM/TO、U/G操作指令。

PLC数据量的数值、模拟电压/电流、实际温度/压力与电压/电流的公式换算。

这三个搞懂，就很轻松了。

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