模拟量计算
文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
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。
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6400×16／25600＋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。
模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，
该段多读几遍，
结合所举
例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子：
某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为：
VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100
（单位：KPa）
编程实例
您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPU
是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器，
它们之间的关系可以图示如下：
图1. 模拟量比例换算关系
实用指令库
在STEP 7-Micro/WIN Programming Tips（Micro/WIN编程技巧中）的Tip38就是关于如何实现上述转换的例程。
为便于用户使用，现已将其导出成为“自定义指令库”，用户可以添加到自己的Micro/WIN编程软件中应用。
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Scale_I_to_R可用来进行模拟量输入到S7-200内部数据的转换；子程序Scale_R_I可用于内部数据到模拟量输出的转换。
编程举例
Input：要线性转换的输入
ISH: 输入值的上限
ISL：输入值的下限
OSH：输出值的上限
OSL：输出值的下限
Output：线性转换后的值
例如：你要将信号转换0.0～10.0的输出值，那么：
Input填写输入，例如AIW0
ISH填写32000（的对应于6400～32000）ISL填写6400OSH填写10.0OSL 填写0.0Output填写要保存的输出值，例如VD0
西门子模拟量指令库的用法如下图所示
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0.0-300.0工程量输出
将内部百分比值转换为4 - 20mA模拟量输出
提问:
要求：量程为0~10MPa的压力变送器的输出信号为直流4~20mA。系统控制要求是，当压力大于8MPa时，指示灯亮，否则灯灭。设控制指示灯的输出信号为Q0.0
对输入、输出模拟量的PLC编程实例解析 对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的问题。不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。比如有3个温度传感变送器： （1）、测温范围为0~200 ，变送器输出信号为4～20ma （2）、测温范围为0~200 ，变送器输出信号为0～5V （3）、测温范围为－100 ~500 ，变送器输出信号为4～20ma （1）和（2）二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同，（1）和(3)传感变送器输出信号一样，但测温范围不同，这3个传感变送器既使选用相同的模拟量输入模块，其转换公式也是各不相同。 一、转换公式的推导 下面选用S7-200的模拟量输入输出模块EM235的参数为依据对上述的3个温度传感器进行转换公式的推导： 对于(1)和（3）传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为0～20ma电流信号,20ma 对应数子量=32000，4 ma对应数字量=6400； 对于（2）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为0～5V电压信号，5V 对应数字量=32000，0V对应数字量=0； 这3种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请见下图：
上面推导出的（2-1）、（2-2）、（2-3）三式就是对应（1）、（2）、（3）三种温
度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量的转换公式。编程者依据正确的转换公式进行编程，就会获得满意的效果。 二、变送器与模块的连接 通常输出4～20ma电流信号的传感变送器，对外输出只有+、- 二根连线，它需要外接24V电源电压才能工作，如将它的+、- 二根连线分别与24V电源的正负极相连，在被测量正常变化范围内，此回路将产生4～20ma电流，见下左图。下右图粉色虚线框内为EM235 模块第一路模拟输入的框图，它有3个输入端，其A+与A-为A/D转换器的+ - 输入端，RA与A-之间并接250Ω标准电阻。A/D转换器是正逻辑电路，它的输入是0～5V电压信号，A-为公共端，与PLC 的24V电源的负极相连。 那么24V电源、传感变送器、模块的输入口三者应如何连接才是正确的？正确的连线是这样的：将左图电源负极与传感器输出的负极连线断开，将电源的负极接模块的A-端，将传感器输出负极接RA端，RA端与A+端并接一起，这样由传感器负极输出的4～20ma电流由RA流入250Ω标准电阻产生0～5V 电压并加在A+与A-输入端。 切记：不可从左图的24V正极处断开，去接模块的信号输入端，如这样连接，模块是不会正常工作的。 对第（2）种电压输出的传感変送器，模块的输入应设置为0～5V电压模式，连线时，变送器输出负极只连A+，RA端空悬即可。 三、按转换公式编程： 根据转换后变量的精度要求，对转换公式编程有二种形式：1、整数运算，2、实数运算。
PLC对模拟量数据的计算方法 可编程控制器(简称PLC) 是专为在工业环境中应用而设计的一种工业控制用计算机, 具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小等优点, 是实现机电一体化的理想装置, 在各种工业设备上得到了广泛的应用, 在机床的电气控制中应用也比较普遍, 这些应用中常见的是将PLC 用于开关量的输入和输出控制。 随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。本文将谈论利用PLC处理模拟量的方法, 以对机床液压系统工作压力的检测处理为例, 详细介绍PLC处理模拟量的各重要环节, 特别是相关软件的设计。为利用PLC全面地实现对机床系统工作参数的检测打下技术基础; 为机床故障的判断、故障的预防提供重要的数据来源。 1 PLC采集、处理模拟量的一般过程 在PLC组成的自动控制系统中, 对物理量(如温度、压力、速度、振动等) 的采集是利用传感器(或变送器) 将过程控制中的物理信号转换成模拟信号后, 通过PLC提供的专用模块, 将模拟信号再转换成PLC可以接受的数字信号, 然后输入到PLC中。由于PLC保存数据时多采用BCD码的形式, 所以经过A /D专用模块的转换后, 输入到PLC的数据存储单元的数据应该是一个BCD 码。整个数据传送过程如图1所示。 图1 PLC采集数据的过程图 PLC对模拟量数据的采集, 基本上都采用专用的A /D模块和专用的功能指令相配合, 可以让设计者很方便地实现外部模拟量数据的实时采集, 并把采集的数据自动存放到指定的数据单元中。经过采集转换后存入到数据单元中的BCD码数字, 与物理量的大小之间有一定的函数关系, 但这个数字并不与物理量的大小相等, 所以, 采集到PLC中的数据首先就需 要进行整定处理, 确定二者的函数关系, 获得物理量的实际大小。通过整定后的数据, 才是实时采集的物理量的实际大小, 然后才可以进行后序的相关处理, 并可根据需要显示输出数据, 整个程序设计的流程图如图2所示。
因为A/D（模/数）、（D/A）数/模转换之间的对应关系，S7-200 CPU 内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。 例如，使用一个0 - 20mA的模拟量信号输入，在S7-200 CPU内部，0 - 20mA对应于数值范围0 - 32000；对于4 - 20mA的信号，对应的内部数值为6400 - 32000。 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 CPU中得到一个0 - 32000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。 如果使用编程软件Micro/WIN32中的PID Wizard（PID向导）生成PID功能子程序，就不必进行0 - 20mA与4 - 20mA信号之间的换算，只需进行简单的设置。 通用比例换算公式 模拟量的输入/输出都可以用下列的通用换算公式换算：
Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl 其中： Ov:换算结果 Iv:换算对象 Osh:换算结果的高限 Osl:换算结果的低限 Ish:换算对象的高限 Isl:换算对象的低限 它们之间的关系可以图示如下： 图1. 模拟量比例换算关系 实用指令库 在Step7 - Micro/WIN Programming Tips（Micro/WIN编程技巧中）的Tip38就是关于如何实现上述转换的例程。 为便于使用，现已将其导出成为”自定义指令库“，可以添加到自己的Micro/WIN编程软件中应用。
S7-200模拟量问题的解答【工控老鬼】 问题1: S7-200模拟量输入模块（EM231，EM235）如何寻址? 回答: 模拟量输入和输出为一个字长,所以地址必须从偶数字节开始, 精度为12位，模拟量值为0-32000的数值。 格式: AIW[起始字节地址] AIW6 ; AQW[起始字节地址] AQW0 每个模拟量输入模块，按模块的先后顺序地址为固定的，顺序向后排。例: AIW0 AIW2 AIW4 AIW6每个模拟量输出模块占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0 (EM235只有一个模拟量输出), 第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，依此类推。 (注: 每一模块的起始地址都可在step7 micro/win 中 Plc/Information里在线读到)。 问题2: 如何将传感器连接到S7-200 模拟量输入模块（EM231，EM235）以及有哪些注意事项？ 回答: 模拟量输入模块可以通过拨码开关设置为不同的测量方法。开关的设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种测量范围。(注:开关设置只有在重新上电后才能生效) 输入阻抗与连接有关：电压测量时，输入是高阻抗为10 MOhm ；电流测量时，需要将Rx 和 x 短接，阻抗降到250 Ohm 。 注意: 为避免共模电压，须将M端与所有信号负端连接, 未连接传感器的通道要短接, 如下列各图。 下列各图是各种传感器连接到S7-200 模拟量输入模块的示例 模拟量值和A/D转换值的转换问题： 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。
PLC模拟量（工程量）转化的方法 1、基本概念 我们生活在一个物质的世界中。世间所有的物质都包含了化学和物理特性，我们是通过对物质的表观性质来了解和表述物质的自有特性和运动特性。这些表观性质就是我们常说的质量、温度、速度、压力、电压、电流等用数学语言表述的物理量，在自控领域称为工程量。这种表述的优点是直观、容易理解。在电动传感技术出现之前，传统的检测仪器可以直接显示被测量的物理量，其中也包括机械式的电动仪表。 2、标准信号 在电动传感器时代，中央控制成为可能，这就需要检测信号的远距离传送。但是纷繁复杂的物理量信号直接传送会大大降低仪表的适用性。而且大多传感器属于弱信号型，远距离传送很容易出现衰减、干扰的问题。因此才出现了二次变送器和标准的电传送信号。二次变送器的作用就是将传感器的信号放大成为符合工业传输标准的电信号，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得最多的是4－20mA）。而变送器通过对放大器电路的零点迁移以及增益调整，可以将标准信号准确的对应于物理量的被检测范围，如0－100℃或-10－100℃等等。这是用硬件电路对物理量进行数学变换。中央控制室的仪表将这
些电信号驱动机械式的电压表、电流表就能显示被测的物理量。对于不同的量程范围，只要更换指针后面的刻度盘就可以了。更换刻度盘不会影响仪表的根本性质，这就给仪表的标准化、通用性和规模化生产带来的无可限量的好处。 3、数字化仪表 到了数字化时代，指针式显示表变成了更直观、更精确的数字显示方式。在数字化仪表中，这种显示方式实际上是用纯数学的方式对标准信号进行逆变换，成为大家习惯的物理量表达方式。这种变换就是依靠软件做数学运算。这些运算可能是线性方程，也可能是非线性方程，现在的电脑对这些运算是易如反掌。 4、信号变换中的数学问题 信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。 声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。 假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号
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。 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6400×16／25600＋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。 模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难， 该段多读几遍， 结合所举
例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子： 某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为： VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（单位：KPa） 编程实例 您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPU 是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器，
模拟量扩展模块接线图及模块设置 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。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。 图1 图1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。 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。（后面将详细介绍）
量的单/双极性、增益和衰减。 时，模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。 SW4和SW5决定输入模拟量的增益选择，而SW1，SW2，SW3共同决定了模拟量的衰减选择。
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。 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。 EM235输入数据字格式 下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置
模拟量计算 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
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。 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6400×16／25600＋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。 模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，
该段多读几遍， 结合所举 例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子： 某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为： VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100 （单位：KPa） 编程实例 您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPU 是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器，
模拟量比例换算 因为A/D（模/数）、（D/A）数/模转换之间的对应关系，S7-200 CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。 例如，使用一个0 - 20mA的模拟量信号输入，在S7-200 CPU内部，0 - 20mA对应于数值范围0 - 32000； 对于4 - 20mA的信号，对应的内部数值为6400 - 32000。 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 CPU中得到一个0 - 32000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。 如果使用编程软件Micro/WIN32中的PID Wizard（PID向导）生成PID功能子程序，就不必进行0 - 20mA 与4 - 20mA信号之间的换算，只需进行简单的设置。 通用比例换算公式 模拟量的输入/输出都可以用下列的通用换算公式换算： Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl 其中： Ov: 换算结果 Iv: 换算对象 Osh: 换算结果的高限 Osl: 换算结果的低限 Ish: 换算对象的高限 Isl: 换算对象的低限 它们之间的关系可以图示如下： 图1. 模拟量比例换算关系 实用指令库 在Step7 - Micro/WIN Programming Tips（Micro/WIN编程技巧中）的Tip38就是关于如何实现上述 转换的例程。
假设模拟量的标准电信号就是 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就是A,A/D转换后的相应数值为D,由于就是线性关系,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。 具体举一个实例,以 S7-200与4—20mA为例,经A/D转换后,我们得到的数值就是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,相应的模拟电信号就是6400×16／25600＋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。 模拟量值与A/D转换值的转换理解起来比较困难, 该段多读几遍, 结合所举
例子,就会理解。为了让您方便地理解,我们再举一个例子: 某压力变送器,当压力达到满量程5MPa时,压力变送器的输出电流就是20mA,AIW0的数值就是32000。可见,每毫安对应的A/D值为32000/20,测得当压力为0、1MPa时,压力变送器的电流应为4mA,A/D 值为(32000/20)×4＝6400。由此得出,AIW0的数值转换为实际压力值(单位为KPa)的计算公式为: VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100 (单位:KPa) 编程实例 您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPU 就是CPU222,仅带一个模拟量扩展模块EM235,该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表,该仪表的量程设置为0—100度,即0度时输出4mA,100度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器,
PLC编程，模拟量的计算、脉冲量的计算方法总结 一、简述1、开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。 开关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。所以，有时也称其为顺序控制。 而顺序控制又分为手动、半自动或自动。而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。 2、模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等。 PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制。 由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。 模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量。所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如420mA、15V、010V等等。 同时还要有模拟量输入单元(A/D)，把这些标准的电信号变换成数字信号;模拟量输出单元(D/A)，以把PLC处理后的数字量变换成模拟量标准的电信号。 所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。例如： PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是010V，所要检测的是温度值0100℃。那么032767对应0100℃的温度值。然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。如果想把温度值精确到0.1℃，把327.67/10即可。 模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。这些都是PLC内部数字量的计算过程。 3、脉冲量是其取值总是不断的在0(低电平)和1(高电平)之间交替变化的数字量。每秒钟脉冲交替变化的次数称为频率。
模拟量计算
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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。 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６400×16/25600＋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。 模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难， 该段多读几遍，
结合所举 例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子： 某压力变送器,当压力达到满量程5MＰa时,压力变送器的输出电流是20mA,ＡＩＷ0的数值是３20０0。可见，每毫安对应的Ａ／D值为320０0／20,测得当压力为0．1ＭPa时,压力变送器的电流应为4ｍA，A ／D值为（3200０／20）×４=6４00。由此得出,AIW0的数值转换为实际压力值（单位为ＫPa)的计算公式为： VW0的值＝(ＡIW０的值-6400)(500０-1０0)/（３2000-６４0０）＋100 (单位：ＫPa） 编程实例 您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的ＣPＵ 是ＣPU22２,仅带一个模拟量扩展模块EM2３５，该模块的第一个通道连接一块带4—20ｍA变送输出的温度显示仪表,该仪表的量程设置为０—1０0度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个２20欧姆可调电位器，
信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。 声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。 假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。 如此，B0对应于A0，Bm对应于Am，Y对应于X，及Y=f(X)。由于是线性关系，得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程Z=f(X)可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。 5、PLC中逆变换的计算方法 以S7-200和4－20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000 。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。 例如某温度传感器和变送器检测的是-10－60℃，用上述的方程表达为X=70*(Z-6400)/25600-10。经过PLC的数学运算指令计算后，HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。 用同样的原理，我们可以在HMI上输入工程量，然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。 在S7-200中，(Z-6400)/25600的计算结果是非常重要的数值。这是一个0－1.0（100％）的实数，可以直接送到PID指令（不是指令向导）的检测值输入端。PID指令输出的也是0－1.0的实数，通过前面的计算式的反计算，可以转换成6400－32000，送到D/A端口变成4－20mA输出。 1.自己写转换程序。 2.需要注意你的模拟量是单极性的还是双极性的。 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。
变频电机与工频电机有什么区别 一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响1、电动机的效率和温升的问题 不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%--20%。2、电动机绝缘强度问题 目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。3、谐波电磁噪声与震动 普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。4、电动机对频繁启动、制动的适应能力 由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。5、低转速时的冷却问题 首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源频率较底时，电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次，普通异步电动机再转速降低时，冷却风量与转速的三次方成比例减小，致使电动机的低速冷却状况变坏，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。 二、变频电动机的特点1、电磁设计对普通异步电动机来说，再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近1时直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下：1） 尽可能的减小定子和转子电阻。减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增2）为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。3）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。2、结构设计再结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般注意以下问题：1）绝缘等级，一般为F级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。2）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以
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。 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6400×16／25600＋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。 模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举 例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子： 某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA， AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为 0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。由 此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为： VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（单位：KPa） 编程实例 您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPU是CPU222，仅 带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输 出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100 度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器， 简单编程如下： 温度显示值＝（AIW0-6400）/256 编译并运行程序，观察程序状态，VW30即为显示的温度值，对照仪表显示值是 否一致。 回答者：SHANGRILA - 毕业实践员第4级 2009-5-22 15:06 0-32000对应0-10v，0-20ma 回答者：qingzi - 高级技术员第7级 2009-5-22 15:09 1. s7200模拟量输入转换成工程值的子程序： 为便于用户使用，现已将其导出成为“自定义指令库”，用户可以添加到自己的Micro/WIN编程软件
西门子S7-200模拟量编程 本文以EM235为例讲解S7-200模拟量编程，主要包括以下内容： 1、模拟量扩展模块接线图及模块设置 2、模拟量扩展模块的寻址 3、模拟量值和A/D转换值的转换 4、编程实例 模拟量扩展模块接线图及模块设置 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。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。 图1 图1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。 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。（后面将详细介绍） EM235的常用技术参数： 模拟量输入特性 模拟量输入点数 4 输入范围电压（单极性）0～10V 0～5V 0～1V 0～500mV 0～100mV 0～50mV 电压（双极性）±10V ±5V ±2.5V ± 1V ±500mV ±250mV ±100mV ± 50mV ±25mV 电流0～20mA 数据字格式双极性全量程范围-32000～+32000 单极性全量程范围0～32000 分辨率12位A/D转换器 模拟量输出特性 模拟量输出点数 1 信号范围电压输出±10V 电流输出0～20mA 数据字格式电压-32000～+32000 电流0～32000 分辨率电流电压12位 电流11位 下表说明如何用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。 EM235开关 单/双极性选择增益选择衰减选择 SW1SW2SW3SW4SW5SW6 ON 单极性 OFF 双极性 OFF OFF X1 OFF ON X10 ON OFF X100 ON ON 无效 ON OFF OFF 0.8 OFF ON OFF 0.4 OFF OFF ON 0.2 由上表可知，DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性，当SW6为ON时， 模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。
模拟量I/O与数字量I/O有什么区别？ 在工业自动化控制中，经常会遇到开关量，数字量，模拟量，离散量，脉冲量等各种概念，而人们在实际应用中，对于这些概念又很容易混淆。现将各种概念罗列如下： 1.开关量：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。开关量分为有源开关量信号和无源开关量信号，有源开关量信号指的是“开”与“关”的状态是带电源的信号，专业叫法为跃阶信号，可以理解为脉冲量，一般的都有220VAC, 110VAC,24VDC,12VDC等信号，无源开关量信号指的是“开”和“关”的状态时不带电源的信号，一般又称之为干接点。电阻测试法为电阻0或无穷大。 2.数字量：很多人会将数字量与开关量混淆，也将其与模拟量混淆。数字量在时间和数量上都是离散的物理量，其表示的信号则为数字信号。数字量是由0和1组成的信号，经过编码形成有规律的信号，量化后的模拟量就是数字量。 3.模拟量：模拟量的概念与数字量相对应，但是经过量化之后又可以转化为数字量。模拟量是在时间和数量上都是连续的物理量，其表示的信号则为模拟信号。模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量，如温度，电压，电流等。 4.离散量：离散量是将模拟量离散化之后得到的物理量。即任何仪器设备对于模拟量都不可能有个完全精确的表示，因为他们都有一个采样周期，在该采样周期内，其物理量的数值都是不变的，而实际
上的模拟量则是变化的。这样就将模拟量离散化，成为了离散量。 5.脉冲量：脉冲量就是瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。在量化后，其变化持续有规律就是数字量，如果其由0变成某一固定值并保持不变，其就是开关量。 综上所述，模拟量就是在某个过程中时间和数量连续变化的物理量，由于在实际的应用中，所有的仪器设备对于外界数据的采集都有一个采样周期，其采集的数据只有在下一个采样周期开始时才有变动，采样周期内其数值并不随模拟量的变化而变动。这样就将模拟量离散化了，例如：某设备的采样周期为1秒，其在第五秒的时间采集的温度为35度，而第六秒的温度为36度，该设备就只能标称第五秒时间温度35度，第六秒时间温度36度，而第五点五秒的时间其标称也只是35度，但是其实际的模拟量是35.5度。这样就将模拟信号离散化。其采集的数据就是离散化了，不再是连续的模拟量信号。由于计算机只识别0和1两个信号，即开关量信号，用其来表示数值都是使用数字串来表示，由于计算能力的问题，其数字串不能无限长，即其表达的精度也是有限的，同样的以温度为例，由于数字串限制，其表达温度的精度只能达到0.1度，小于该单位的数值则不能被标称，这样就必须将离散量进行量化，将其变为数字量。即35.68度的温度则表示为35.6度。
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。 声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。 假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。 如此，B0对应于A0，Bm对应于Am，Y对应于X，及Y=f(X)。由于是线性关系，得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程Z=f(X)可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。 5、PLC中逆变换的计算方法 以S7-200和4－20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000 。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。 例如某温度传感器和变送器检测的是-10－60℃，用上述的方程表达为X=70*(Z-6400)/25600-10。经过PLC的数学运算指令计算后，HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。 用同样的原理，我们可以在HMI上输入工程量，然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。 在S7-200中，(Z-6400)/25600的计算结果是非常重要的数值。这是一个0－1.0（100％）的实数，可以直接送到PID指令（不是指令向导）的检测值输入端。PID指令输出的也是0－1.0的实数，通过前面的计算式的反计算，可以转换成6400－32000，送到D/A端口变成4－20mA输出。
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,由丁是线性关系，函数关系 A= f (D)可以表示为数学方程： A= (D— D0) X (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。将该方程式逆换， 得出函数关系D=f (A)可以表示为数学方程： D= (A— A0) x (Dm— D0) / (Am — A0) + D0。 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) X ( 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6400X 16/25600+ 4= 8mA。 又如，某温度传感器，—10-60C与4-20mA相对应，以T表示温 度值，AIW0为PLCa拟量采样值，则根据上式直接代入得出： T=70X (AIW0— 6400) /25600- 10可以用T直接显示温度值。 模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难， 该段多读几遍， 结合所举
例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子: 某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流 是20mA, AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20,测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA, A/D 值为( 32000/20) X4= 6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值(单位为KPa?的计算公式为： VW0 的值=(AIW0 的值—6400)(5000— 100)/(32000 — 6400)+ 100 (单位：KP@ 编程实例 您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPU 是CPU222仅带一个模拟量扩展模块EM235,该模块的第一个通道连接一块带4-20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0-100度，即0度时输出4mA, 100度时输出20mA。温度显示仪表的钳电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器，