PLC模拟量说明关于模拟量分辨率和精度的问题PDF.pdf

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。

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PLC采集模拟量，模块分辨率是什么意思？12位和16位精度差多少？【导读】国内外对伺服系统惯量匹配的理解有较大不同，本文提出工程应用中惯量匹配的涵义。

在装备制造业实际应用中，绝大部分是不按惯量匹配来设计的。

同时分析了惯量不匹配较严重时，对伺服系统有何影响。

重点指出，在伺服系统中，需要研究的不是实现负载惯量匹配，而是实现负载惯量与电机惯量的比率在合理的范围，确保系统的快速响应而且能稳定运行。

最后给出了在负载惯量与电动机惯量高度不匹配的应用中可采取的应对措施。

引言转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。

转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形象地理解为一个物体对于旋转运动的惯性。

转动惯量对伺服系统的精度、稳定性、动态响应都有不小影响，伺服系统应用中，折算到电机轴的负载惯量与电机的惯量之比不能过大，必须合理取值，否则，系统一般会出现振荡甚至失控。

但为何需要合适的惯量比，而且这个推荐的惯量比，在实践中如何取值比较合理，这些都是工程师常感到困惑的问题。

伺服电机负载惯量比的适宜性分析1、惯量匹配- -最佳的功率传输和最大加速度所有的机械系统都存在一定程度的弹性（也即刚性是无法无穷大的），而有部分机械系统则存在背隙。

这两种的任何一种达到了一定程度时，都会导致系统响应性能极差。

因此所谓的惯量不匹配可能导致的问题，其实是由于机械刚性不足，可能存在着较大的弹性或背隙而可能产生的运动不稳定问题。

伺服系统中我们需要控制的运动量是负载端的位置或转速，但实际上却是以安装在电机上的反馈装置检测到的位置或转速信号来代替目标负载控制量，而由于刚性的有限性，这种控制方式在一定条件下，特别是惯量比太大时，较大概率会出现不稳定问题。

要提高系统的快速响应性，首先必须提高机械传动部件的谐振频率，即提高机械传动部件的刚性和减小机械传动部件的惯量。

模拟量产品量化精度与分辨率说明1.1问题来源相较于数字量（485）产品，读数直接由数字信号标示，因此在数据的传输上没有误差和分辨率的区别。

但是对于模拟量（电压输出、电流输出）的产品，产品内部的主控和传感器组件均为数字信号，在输出时编码为模拟信号，在编码的过程中使用的是DAC编码的方式，DAC编码量化有分辨率，因此产品的量化精度和分辨率显得尤为重要。

1.2产品的编码精度与信号分辨率产品的初始量化精度为12Bit，也就是4096阶，经过放大和数据转换后不同的信号种类的量化精度不尽相同，因此分别描述：4-20mA电流输出：产品占用60%以上的的分辨率，也就是2457阶，因此产品最小分辨率为0.008mA。

0-5V输出产品：产品占用40%以上的分辨率，也就是1638阶，因此产生的最小分辨率为0.003V。

0-10V输出产品：产品占用80%以上的分辨率，也就是3276阶，因此产生的最小分辨率为0.003V1.3测量设备的量化精度模拟量类型产品一般在后端与单片机或者PLC的DI模块等相连接，因此除了要计算产品的编码精度和分辨率之外，还需要计算单片机或者PLC的量化精度，在编码精度和量化精度之间取较大的精度为准。

对于PLC我们以三菱的FX2N-4AD型号为例，此型号的转换模块根据技术手册可以得知，可以支持-10V到﹢10V电压信号采集，分辨率为5mV，支持4-20mA或者-20mA到20mA采集，分辨率为20uA。

根据上文1.2章节介绍的，我司的电流输出最小分辨率为0.008mA，FX2N-4AD的分辨率为0.020mA，因此整体的最小分辨率为0.020mA；我司最小的电压分辨率为0.003V，FX2N-4AD 的最小分辨率为0.005V，因此整体的最小分辨率为0.005V。

可以看出，我司传感器的输出分辨率是非常高的分辨率，但是PLC的转换模块的分辨率要低，因此受限于PLC的低分辨率，这里丢失了一部分的精度。

西门子PLC模拟量参数用PLC对现场信号进行处理，那就需要采集现场传感器信号，现场传感器多种多样，无非都分为数字量信号和模拟量信号。

数字量信号也就是我们常说的开关量信号，通断功能。

模拟量信号是连续的信号，它是传感器检测被测对象而输出的数据，这个数据随着被检测信号的变化而变化，我们叫它为模拟量，一般与现场信号成线性比例关系。

比如压力传感器、液位传感器、温度传感器、流量传感器等等。

这些传感器的信号如何让PLC接收呢？在PLC内部又如何处理呢？传感器信号要经过变送器，转变成标准的电信号，那么标准的电信号都是哪些呢？下面一一进行介绍，常见的标准的电信号包含的有电压信号和电流信号。

电压信号又分单极性和双极性，电流信号不分极性。

1、模拟量输入参数：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 0～20mA2、量程范围：双极性全量程范围-32000～+32000单极性全量程范围0～320003、转换器：12位A/D转换器4、模拟量输出参数：电压输出±10V,电流输出0～20mA电压-32000～+32000,电流0～320005、精度：电压12位,电流11位6、S7-200PLC模拟量参数（1）CPU 224 XP本体模拟量输入：电压范围： -+10V，数据字格式，满量程：-3,2000至+3,2000。

（2）CPU 224 XP本体模拟量输出：电压范围：0—10V，数据字格式，满量程：0-至+3,2000；电流范围：0—20mA，数据字格式，满量程：0-至+3,2000；（3）S7-200 扩展模块EM231模拟量输入：电压范围：0—10V，0—5V（单极性）、+5V，+2.5V（双极性）；电流范围：0—20mA ；数据字格式，满量程：0-至+3,2000（单极性）；-3,2000—+3,2000（双极性）（4）S7-200 扩展模块EM232模拟量输出：电压范围： +10V，数据字格式，满量程：-3,2000至+3,2000。

关于模拟量分辨率和精度的问题各种plc模拟量处理：欧姆龙PLC 模拟量CP1H-XA40DR-A 模拟量输入4-20mA对应PLC内部读到的数值是多少？输出4-20mA对应PLC内部读到的数值又是多少？AD转换：硬件连接好后，用编程软件设定输入方式，设定分辨率，然后，在特殊功能寄存器里读取转换数值这个数值的对应关系是：分辨率6000 4-20mA 0-1770 HEX，十进制为0-6000.分辨率12000 0-2EE0 HEX，十进制为0-12000DA转换：也是同样的道理分辨率设定在6000时，4-20mA对应值为0-1770 HEX，转换为十进制为0-6000. 分辨率设定在12000时，对应值为0-2EE0 HEX，转换为十进制为0-120001、欧姆龙CP1H分辨率0-6000对应最小到最大/////////////////////////////////2、S7200是0-20对应0-120003、GE是4-20对应0-32000分辩率只代表了最小量化的梯度，和精度无直接联系，12位是4096位，如取中点为零则为正负2048位，即数字的最小变化是量程的4096分之一。

但一般情况下，考虑到非线性、重复性、温度变化、电源变化等的影响，全范围精度能做到千分之一就不错了，计算的方法可查手册，对照你的环境计算一下就可以了。

如果是双极性，却用于只有正或负的信号输入时是量程的1/2048。

所以，有些精度的标注是精度值再加减一个字。

这一个字就是量化误差。

不过，AD的制造商是考虑到条件因素，如果稳定性差，分辨率再高也没用，只是用于调节时平滑些。

所以，较好条件下的测量系统精度取分辨率的1/3较适宜。

用于控制取1/10左右。

首先解释一下标度变换：标度变换用于模拟量处理，PLC作为计算机，只能处理数字量，而我们生活中经常遇到的物理量，像压力，温度，流量，位移等先通过传感器，变送器，转换为便于处理的标准模拟量（0~10v 4-20mma -10v-10v ）模拟量进入PLC 的AD转换模块后转换成数字量16进制的比如0-1770h 也就是十进制的0-6000（举例来说，不同AD模块，分辨率不一样，输入类型可以设置成别的方式）可是这些与我们要的比如温度等物理量数值上是不一样的，不过成线性关系。

对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及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。

关于模拟量分辨率和精度的问题各种plc模拟量处理：欧姆龙PLC 模拟量CP1H-XA40DR-A 模拟量输入4-20mA对应PLC内部读到的数值是多少？输出4-20mA对应PLC内部读到的数值又是多少？AD转换：硬件连接好后，用编程软件设定输入方式，设定分辨率，然后，在特殊功能寄存器里读取转换数值这个数值的对应关系是：分辨率6000 4-20mA 0-1770 HEX，十进制为0-6000.分辨率12000 0-2EE0 HEX，十进制为0-12000DA转换：也是同样的道理分辨率设定在6000时，4-20mA对应值为0-1770 HEX，转换为十进制为0-6000. 分辨率设定在12000时，对应值为0-2EE0 HEX，转换为十进制为0-120001、欧姆龙CP1H分辨率0-6000对应最小到最大/////////////////////////////////2、S7200是0-20对应0-120003、GE是4-20对应0-32000分辩率只代表了最小量化的梯度，和精度无直接联系，12位是4096位，如取中点为零则为正负2048位，即数字的最小变化是量程的4096分之一。

但一般情况下，考虑到非线性、重复性、温度变化、电源变化等的影响，全范围精度能做到千分之一就不错了，计算的方法可查手册，对照你的环境计算一下就可以了。

如果是双极性，却用于只有正或负的信号输入时是量程的1/2048。

所以，有些精度的标注是精度值再加减一个字。

这一个字就是量化误差。

不过，AD的制造商是考虑到条件因素，如果稳定性差，分辨率再高也没用，只是用于调节时平滑些。

所以，较好条件下的测量系统精度取分辨率的1/3较适宜。

用于控制取1/10左右。

首先解释一下标度变换：标度变换用于模拟量处理，PLC作为计算机，只能处理数字量，而我们生活中经常遇到的物理量，像压力，温度，流量，位移等先通过传感器，变送器，转换为便于处理的标准模拟量（0~10v 4-20mma -10v-10v ）模拟量进入PLC 的AD转换模块后转换成数字量16进制的比如0-1770h 也就是十进制的0-6000（举例来说，不同AD模块，分辨率不一样，输入类型可以设置成别的方式）可是这些与我们要的比如温度等物理量数值上是不一样的，不过成线性关系。