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PLC调试中常见的模拟量输入输出校准问题及解决方案在工业自动化控制系统中，可编程逻辑控制器（PLC）是一个重要的设备，负责监测和控制各种过程。
模拟量输入输出模块是PLC中至关重要的部分，用于读取和输出模拟量信号。
然而，在PLC调试过程中，经常会遇到模拟量输入输出校准问题。
本文将介绍几个常见的模拟量输入输出校准问题，并提供相应的解决方案。
一、零点漂移问题在PLC调试过程中，模拟量输入输出模块的零点漂移是一个常见的问题。
零点漂移是指模拟量输入输出模块在没有输入信号或输出为零时，输出值不为零的情况。
这可能导致系统误差，影响整个控制过程的准确性。
解决方案：1. 确保输入信号源处于零点状态。
检查传感器、变送器等设备的零点校准，确保输入信号源输出的模拟量为零。
2. 检查输入信号线路。
排除信号线路故障，例如断线、接触不良等情况。
可以使用万用表或示波器检测信号线路的连通性，并重新连接或更换有问题的线路。
二、量程偏移问题模拟量输入输出模块的量程偏移是指模块的输入输出范围与实际应用范围不一致的情况。
这可能导致模块无法准确读取或输出信号，从而影响控制系统的运行。
解决方案：1. 确定量程设置。
检查PLC程序中模拟量输入输出模块的量程设置是否正确。
根据实际应用要求，调整输入输出模块的量程范围，使其与实际信号范围相匹配。
2. 检查量程设置参数是否正确。
对于某些模拟量输入输出模块，需要手动设置量程参数，例如最小值、最大值等。
确保这些参数与实际应用需求一致，并进行相应的设置。
三、传感器误差问题传感器是模拟量输入输出模块的重要组成部分，常用于测量温度、压力、流量等物理量。
然而，传感器的误差可能导致模块读取的信号不准确，从而影响整个控制系统的性能。
解决方案：1. 校准传感器。
使用专业的仪器设备，对传感器进行定期的校准操作。
校准过程可以根据设备制造商提供的校准方法进行，以确保传感器输出的模拟量是准确的。
2. 检查传感器的接线。
排除传感器接线松动、接点氧化等问题，确保传感器与模拟量输入输出模块的连接可靠稳定。
图⽂详解S7-200smart的模拟量输⼊输出⼀．模拟量模块接线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、RTD模块和TC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：S7-200 SMART 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 模拟量模块接线所⽰，每个模拟量通道都有两个接线端。
图1 模拟量模块接线模拟量电流、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模拟量电压/电流四线制接线所⽰。
(电话/微信：178********）图2 模拟量电压/电流四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 模拟量电压/电流三线制接线所⽰。
图3 模拟量电压/电流三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。
由于S7-200 SMART 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 模拟量电压/电流两线制接线所⽰。
图4 模拟量电压/电流两线制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 不使⽤的通道需要短接所⽰。
图5 不使⽤的通道需要短接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。
S7-200 SMART EM RTD模块⽀持两线制、三线制和四线制的RTD传感器信号，可以测量PT100、PT1000、Ni100、Ni1000、Cu100等常见的RTD温度传感器，具体型号请查阅《S7-200 SMART系统⼿册》。
输入模拟量与输出数字量的计算公式在我们的电子世界里，输入模拟量与输出数字量之间有着神秘而有趣的关系，这背后藏着一套计算公式。
咱们先来说说啥是输入模拟量。
比如说，温度、压力、声音的强度，这些连续变化的量就是模拟量。
就拿温度来说吧，它可不是一下子从 0 跳到 10 度，而是能在 0 到 10 度之间平滑地变化。
而输出数字量呢，就像是我们在计算机里看到的 0 和 1 组成的数字。
比如说，温度传感器把连续变化的温度转变成计算机能处理的数字信号，这就是从模拟量变成了数字量。
那它们之间的计算公式到底是啥呢？一般来说，常用的公式是：数字量 = （模拟量 - 模拟量下限）×（数字量最大值 - 数字量最小值）÷（模拟量上限 - 模拟量下限） + 数字量最小值咱来举个例子哈。
假设我们有一个温度传感器，它能测量的温度范围是 0 到 100 度（这就是模拟量的范围），而对应的数字量范围是 0到 1023 。
现在测到的温度是 50 度，那按照公式算一下：数字量 = （50 - 0）×（1023 - 0）÷（100 - 0） + 0算出来大概是 511.5 ，因为数字量得是整数，所以就约等于 512 。
还记得我之前参加过一个电子小制作的活动。
我们要做一个能显示环境湿度的小装置。
在这个过程中，就得搞清楚湿度这个模拟量怎么变成能在屏幕上显示的数字量。
当时可把我难坏了，对着那一堆公式和数据，脑袋都大了几圈。
我就不停地测试，调整参数，反复计算。
有好几次都算错了，显示出来的湿度数值完全不对，要么超高，要么超低，就像个调皮的孩子在跟我开玩笑。
但我没放弃，继续琢磨，终于算出了正确的结果。
当看到那个小装置准确地显示出环境湿度的时候，心里那叫一个美呀！这就像是解开了一道神秘的谜题，找到了通往数字世界和现实世界的桥梁。
其实啊，输入模拟量与输出数字量的计算公式在很多地方都有用。
比如在工业自动化控制中，要精确控制机器的运行，就得靠这个公式把各种模拟量转化成数字量，让计算机能明白该怎么做。
什么是模拟量,模拟量输出,模拟量输⼊
模拟量是什么?
模拟量是指⼀些连续变化的物理量，如电压、电流、压⼒、速度、流量等信号量，模拟量是指幅度连续变化的信号量，⼀般为0~10V电压和4~20mA电流，可采⽤PLC的模拟量模块进⾏数据采集，它通过采样和量化后可转换成数字量。
谈到模拟量，不得不提AI和AO，下⾯来解释⼀下这两个概念。
对AI和AO的解释。
AI信号：即。
我们所说的模拟量，就是4-20mA或0-10V的电流或电压信号，被输⼊DCS后，被转换为原始值，例如，将电流值显⽰在DCS上;电流互感器⼆次值(5A)由电流变送器转换为4-20mA信号(5A对应20mA)，被输⼊DCS箱内，经转换后，显⽰在DCS上的实际电流值。
AO信号：模拟量的输出。
与AI相反，AO是DCS输出4-20mA或0-10V信号来控制设备的运⾏参数;例如，以40HZ为例，DCS通过远程DCS来控制，认为给定参数值：40HZ,DCS同样发出相应的模拟量电流值，在4-20mA范围内(20mA对应50HZ)，信号传给控制器，控制器按要求在40HZ运⾏。
模拟量输入输出模块是工业自动化系统中常见的一种设备，用于实现模拟信号的输入和输出。
以下是模拟量输入输出模块的一些主要参数：
1.输入范围：模块的输入范围是指其可以接收的模拟信号的最大和最小值。
这
个范围通常是根据模块的规格和设计要求来确定的。
2.分辨率：分辨率是指模块在模拟信号转换过程中能够分辨的最小变化量。
它
通常用位数来表示，例如12位或16位等。
分辨率越高，模块对模拟信号的精度就越高。
3.采样速率：采样速率是指模块在单位时间内对模拟信号进行采样的次数。
采
样速率越高，模块对模拟信号的响应速度就越快。
4.输出类型：模块的输出类型是指其能够输出的模拟信号的类型。
常见的输出
类型有电压输出和电流输出等。
5.输出范围：模块的输出范围是指其可以输出的模拟信号的最大和最小值。
这
个范围通常是根据模块的规格和设计要求来确定的。
6.线性度：线性度是指模块在输入和输出之间保持线性关系的能力。
线性度越
高，模块对模拟信号的响应就越准确。
7.噪声和漂移：噪声和漂移是指模块在输入和输出过程中引入的误差。
这些误
差会对模拟信号的精度产生影响，因此需要控制在一定的范围内。
总之，模拟量输入输出模块的参数需要根据实际应用需求进行选择和配置，以确保其能够准确、快速地实现模拟信号的输入和输出。
第六章模拟量输入输出*模拟通道的组成调理电路，模拟开关MUX(多路复用)sample/holder S/H 采样保持器SHA （sample/holder—S/H ）* 转换接口电路简单I/O 扩展:输入缓冲/输出锁存,同步转换(R f G d)基准地(Reference Ground)电压基准源(Reference Voltage Source)(g )*ADC/DAC 线性转换关系X Di it l A l x-x 0X-X 0=微机系统与接口X:Digital,x:Analog x 1-x 0X 1-X 0应用: 生产过程微机控制系统结构I /O 通道信号调理连续模拟信号过程传感器检测/控制操作台I/O 接口A/D 输入调理模拟量对象变送器微I/O 接口D/A V/I 变换打印机⌒被执行机构机主数字量控对象传感器执行机构机电平变换功放驱动I/O 接口I/O 接口DI DO 显示器∪传感执行频率、其他微机系统与接口传感、执行I/O 接口变换信号处理模拟量I/O 接口模拟量的概念（信号连续量）：DC-V(mv)/mA(V)典型：信号采样/复原-信号处理控制、监控-自动化系统转换输入:V/F(P389:AD650)Î计数器;输出:计数器ÎF/V(LM331)；PWM 调宽（时间）:易于光电隔离F/V 模T/C 8253/脉冲频率V/F 拟信8254MPU 号ADC/DAC 微机系统与接口Ｖ／Ｉ数字量模拟量转换与I/O 通道1.模数转换--ADC 数模转换--DACAnalog to Digital Converter/Digital to Analog Converter 22.模入与模出通道的组成：输入通道: (高精度测量,1%~0.05%,可分时采样,同步采样)Vref调理放大MUX S/H ADC 数字量(MPU)传感器Multiplexer ：（6.4）多路转换器（开关，（模拟）多路(电子)开关1-N,N-1,N 选一）：N 路入一路输出：巡回扫描/分时转换；S l /H ld (65)Sample/Holder ：(6.5)捕捉后保持信号（电容）Voltage reference:电压基准源输出通道:(精度,同步输出,输出保持--动态扫描)复习：运算放大器放大执行DACV/I 调理数字量(MPU)微机系统与接口驱动机构Vref MUX, S/H数模转换器DAC 原理—n 位R-2R 梯形电阻网络(P365)等效电阻=R Vrefi n-1R fb ’DA 变化：I out1锁存器控制i k-1=D k *i k *2-1D=D n-1 D n -2….. D 1D 0=D n-1*2n-1+D n-2*2n-2+…+D I n-1=V ref /2RI out2V 0D k =1 开关k=‘1’=0k=‘0’I out1=Vref/R*D/2n I out2= Vref/R*(2n -D-1)/2n V f/R*(12n n 1n 20V 0= -i out1*R fb D k 0 开关k 0微机系统与接口I out1+I out2= Vref/R*(1-2-n )= -V ref *D/2n R fb /R nDAC 接口电路原理D AVout=-I*R Vout=iR(1+R2/R1)微机系统与接口电压型／电流型（外接ＯＰ：同相／反相输出）DAC主要技术指标分辨率Resolution（LSB）所对应的模出电流(压)值满量程稳定（建立）时间(setting time);输出模拟信号范围:电压型（V）／电流(mA)范围;绝对精度（对应max数字量：单位LSB）（最大）相对精度（单位LSB或%）Full-scale errorF ll l线性误差（最大值）Linear Error温度系数(xxx vs. Temp)电源灵敏度(Power supply sensitivity)接口方式(并,串,BCD) (P l iti it)BCD)微机系统与接口典型DAC(一) 8位DAC0832单电源：+5V~+15V ，Vref :-10V~+10V 10V~+10V,低功耗：20mW ；分辨率：8位，线性误差0.2%(FS);NL 误差0.4%(FS)建立时间1μs;温度系数200ppm/℃。
输出方式:电流Vref D微机系统与接口Iout1= ×DAC0832功能结构图(P369)CPU数据基准电压源输出（I）CPU控制双缓冲结构微机系统与接口DAC 0832三种工作方式输入锁存器和DAC 寄存器的不同的控制:（1）直通方式输入寄存器和DAC 寄存器都接成直通方式。
此时提供给DAC 的数据，必须来自锁存端口(/LE1=/LE2=0);（2）单缓冲方式控制输入寄存器和DAC 寄存器同时跟随或锁存数据，或只控制(/LE=0)这两个寄存器之一，而另一个接成直通方式(/LE 0)。
此方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量非同步输出的情形。
有效数据(288H)MOV DX,288H微机系统与接口OUT DX,AL（3DAC 0832三种工作方式）双缓冲方式分别控制输入寄存器和DAC 寄存器，此方式适用于D/A 多路同时输出的情形：使各路数据分别锁存于各输入寄存器，然后同时（相同控制信号）打开各DAC 寄存器、实现同步转换。
有效数据输入寄存器更新模出更新微机系统与接口() DAC 0832同步转换控制接口DBAB译码器DA禁止微机系统与接口典型DAC(二)12位DAC1210高8位D7::D0D3:D0低4位锁存(B1=1)转换微机系统与接口DAC1210:控制时序自动传输有效数据有效数据XFER 0XFER=0高8位锁存(低4位锁存WR2=“0”覆盖低4位,全部12微机系统与接口也已变(DI 接数据总线)位传送到DACDAC1210控制时序独立处理器传输控制有效数据有效数据OUT DX,AL ;OUT DX,AL加载高8位输入锁覆盖低4位12DAC微机系统与接口存(低4位也改变)输入锁存位传送到DAC控制应用波形发生器:（实验）方波、三角波、锯齿波、正弦波查表：控制:双极性输出（P367, 图6.7, 电压迁移)电流输出(0-10mA,4~20mA)-V/I变换输出(010mA4~20mA)V/I微机系统与接口DAC应用：波形发生DAINDEX DB0;?波形发生DOTNUM DB DATIME-$-1DA V ALUE DB0,40H,80H,0C0H040H80H0C0HDB255,0C0H,80H,40H;三角波DATIME DW100DACTRL FARPROCMOV AX,SEG DA V ALUEMOV DS,AXMOV DS AXMOV CL,DOTNUM（实验）方波三角波锯齿波正弦波（实验）方波、三角波、锯齿波、正弦波微机系统与接口DAC应用：波形发生(编程）DALOOP: MOV AL, DAINDEXCMP AL, DOTNUMJC DACYCLEXOR AL, ALMOV DAINDEX, AL; 复位计数数DACYCLE: CALL DAOUTINC SIINC DAINDEXCALL DELAYCALL KBINPUT ；读键盘键按结束CMP AL,1BH; ESC键按下，结束JNZ DALOOP微机系统与接口MOV AH,4CHINT 21H;RETDACTRL ENDPDAOUT PROCLEA BX,DA V ALUEXLAT ;(BX+AL)ÎALMOV DX,DAPORTOUT DX,ALRETDAOUT ENDP微机系统与接口考虑：如何利用8253定时中断实现精确波形输出？正弦波如何构造周期数据（点数）？控制:双极性输出,图,电压移)双极性输出（P367, 6.7, 电压迁移电流输出(0-10mA,4~20mA)-V/I变换输出输入反馈：模拟量A/D输入ÎADC微机系统与接口模数转换器ADC分类：双积分/逐次比较/V/F 型二重积分/双积分式（比较两个积分时间：计数）先积分Vi 时间到VA=T0*Vi/RC,再切换到Vref,(放电至0)VA=-T1*Vref/RC----Vi=-Vref*T1/T0(计时由时钟脉冲计数得)到)----积分器+比较器+计数器ms 级,抗串模干扰(0均值)。
逐次比较----DAC+比较器1/21/4+SAR （逐次逼近寄存器）1/2，+1/4，+1/8，+…..1/2n-1微机系统与接口D n-1,D n-2,….D 0模数转换器ADC性能指标分辨率（LSB）所对应的模入电平值；1/2n Vref (单极性)；精度，，（绝对：理想与实际差的：相对11/2LSB max mv /: vs.FS，%）转换时间Tc, 转换速率1/Tc AD574 --35μs,30KHZ;AD578 5μs,200KHZ 电源灵敏度(PS Rejection) （1%变化/参数）Æ转换误差nLSB；(AD574: 15V±1.5/12V±0.6;5V±0.5,n=1~2)量程单/双极性范围（AD574A:0~10V,0~20V/-5~+5V,-10V~+10V)；输出电平（多TTL）与接口（μP8/16位）/数据格式（BCD/BIN）：（是否三态；锁存）8/10/12/14/16bits 3 1/2,4 1/2,5 ½--逻辑设计启动转换，EOC条件，结果读取温度范围（存、用军-55~125（工）民0~70℃）55125070其他温漂(nLSBppm/℃)功耗(850mWAD574A)输入电阻(~10K)输入转换整体精度的影响因素（Vref, V+/V-/Vcc,L-err, Resol,T）V f V/V/V L R l T 微机系统与接口典型ADC芯片(1)MC14433：3（1/2）精度，自校零，自动极性；字位动态BCD~Q0~Q3DS1~DS34，千个位轮流在Q Q上输出，同步字典位选通对应Q0~Q3上1/2（千位，含符号）、百、十、个输出，宽18CLK），1~10HZ;DU转换更新（EOC为1/2CLK周期宽正脉冲，/OR为过量程输出）(Vref=+2/+200mV,R1、C1改变时钟频率，2V时R1=0.1μF，R1470K200V R127K)R1=470K，200mV时R1=27K)(2)ADC0809：逐次逼近式8位ADC带μP接口、8路Multiplexer，100μs(3)AD574A12位逐次逼近式带Vref和时钟，μP接口,高速ADC 35μs兼容芯片:AD674B(15μs),AD774B:(8μs)AD1674(10μs+内部S/H)微机系统与接口ADC 0809 (Top View)(p )D7D3D6D5D4D0D1微机系统与接口D2ADC0809功能结构（min 10K,Typ640K,max 1280K ）输入信号: GNDGND–0.1V~VCC +0.1V (Vin-Vref -)*256Ri 1K(min) /2.5K(Typ)(Vref +-Vref -)256（ALE Vref:0<=Vref -<Vref +<=Vcc+0.1V微机系统与接口上升沿锁存地址编码）P327图7-75MUX 逻辑结构微机系统与接口ADC0809工作时序(参考P381图6.19) CLK(1/F)=1/ 640KHZ启动ALECH选择ADDA_IN比较器OE=1读允许EOCÆOE或EOCÆIRQ申请中断微机系统与接口转换结果D0-D7ADC0809典型应用通道地址微机系统与接口12位高速ADC--AD574A微机系统与接口AD1674ADC内部结构AD574A管脚兼容微机系统与接口AD574A单极性输入MPU数据总线微机系统与接口AD574A双极性输入微机系统与接口AD574A逻辑真值表V CC微机系统与接口DGNDAD574转换启动时序()微机系统与接口过程: 启动—转换(tc)---读取数据AD574读时序微机系统与接口AD574A 应用程序：查询式（有无问题？）START ：MOV DX ，DR0OUT DX AL，MOV DX ，DR3TEST ：IN AL ，DX;???时间长:TcTEST AL ，80HJNZ TESTMOV DX DR1OV ，IN AL ，DXMOV BH ，ALMOV DX ，DR2IN AL ，DXMOV BL ，AL 数字滤波:(跳码现象)平均滤波（MAX-MIN 微机系统与接口>4），MAX MIN 平均（5），一阶惯性滤波，区间滑动滤波（实验观察应用）多路转换器Multiplexer(MUX)用途（作用）:信号复用机械（干簧继电器、水银等）：导通电阻小，断开高阻隔离，R百万次，400HZ电子模拟开关：晶体管、场效应管、IC导通电阻大（几十（百）欧姆），断开高阻不独立，隔离？(信号限制--共模电压)高速Analog Multiplexer----N-1，1-N分时使用1端器件典型MUX芯片单向/双向CD4051B8-1双向，带INH端（=0使能）；LF13508（NSC）/DG5088-1;LF13509差分输入四选一AD7501/3八选一单向(7501EN=0/7302EN=1);CD7502双四选一逻辑关系简单：通道选择信号需外加锁存；电平匹配问题CMOS+5时TTL兼容；+15V时HTL微机系统与接口AD7501 多路复用开关微机系统与接口LF13508/13509 MUX 逻辑结构微机系统与接口ＭＵＸ主要性能参数R (170300)R (5%/Ron 导通电阻(170~300欧),Ronvs 接通电阻的温度漂移(.5%/℃)。
