PLC模拟量数字量转换梯形图举例说明

矩形N80系列小型PLC的模拟量量程换算说明目录第一部分：各个PLC型号的量程 (2)（一）集成模拟量的一体化主机： (2)（二）扩展模块： (3)选择无符号数时的量程---------------------------------------------------------------------3选择有符号数时的量程---------------------------------------------------------------------4第二部分：物理量（工程量）和数字量的转换计算 (6)AD/DA转换的万能计算公式 (6)例子1：已知传感器物理量，求对应的PLC的数字值 (7)例子2：已知PLC数字量，求对应的传感器的物理量 (9)第三部分：矩形PLC模拟量扩展模块一览表：--------------------------------11第一部分：各个PLC型号的量程N80系列小型PLC，其模拟量输入寄存器从30001开始，为16位，有主机一体化集成的模拟量处理通道，也有模拟量扩展模块，而这两种模拟量处理，它们的内部电路存在差异，因此，进行量程转换时略有不同，分别介绍如下：（一）集成模拟量的一体化主机：型号包括M21mad、M22mad、M39Mad、M44mad，其模拟量输入处理电路量程，是出厂时硬件固定好的，标准配置固定为电流0~20mA（或是电压0~10V），用户不能更改量程，固定对应于0~65535。

但也可以接4~20mA的传感器（因为4~20mA也在0~20mA范围之内），因此，实际上4-20mA的测量电路，跟0~20mA是同一个电路，两种情况测量结果相同，比如，此时4-20mA的4mA，对应的还是13107，而不是0。

一体化主机的0~20mA或4~20mA量程计算：每1mA对应的数值为：（65535-0）/（20-0）=3276.75若已知电流I，求对应的3xxxx数值N为：N=I×3276.75反过来，已知3xxxx的数值N，可求其对应电流：I=N/3276.75a.PLC寄存器数值跟对应的传感器电流关系，如下表所示：PLC寄存器3xxxx数值接入传感器0~20mA接入传感器4~20mA00/13107442621488327671010393211212524281616655352020 b.PLC寄存器数值跟对应的传感器电压关系，如下表所示：PLC寄存器3xxxx数值接入传感器0~10V接入传感器1~5V00/ 655311 1310722 2621444 3276755 393216/ 524288/ 6553510/（二）扩展模块：扩展模块，其硬件内置了0~20mA、4~20mA、有/无符号数等四种不同的量程选择，用户可以通过拨码开关进行选择，以8路模拟量电流输入模块E8AD1为例，其对应关系如下，其他型号请参考产品手册：SW1SW2SW3SW4E8AD1工作范围on off off off0~20mA（无符号数）on off off on0~20mA（有符号数）on on off off4~20mA（无符号数）on on off on4~20mA（有符号数）1)无符号数时的处理当拨码开关选择为无符号数值（即SW4为off）时，PLC寄存器3xxxx中的数值为无符号数，16位寄存器的值范围为0~65535。

a.当拨码开关为0~20mA量程时的计算：此时，0mA对应于3xxxx的数值0，20mA对应65535，则每1mA对应的数值为：（65535-0）/（20-0）=3276.75若已知电流I，求对应的3xxxx数值N为：N=I×3276.75反过来，已知3xxxx的数值N，可求其对应电流：I=N/3276.75当拨码开关为“PLC寄存器3xxxx数值为无符号数，量程为0~20mA传感器”，其对应关系如下表所示：PLC寄存器3xxxx数值N 拨码开关为0~20mA （无符号数）00 131074 262148 3276710 3932112 5242816 6553520b.当拨码开关为4~20mA量程时的计算：与模拟量一体主机不同，当扩展模块的拨码开关打到4~20mA时，其内部的硬件测量电路也跟着变化，此时，4mA对应于3xxxx的0，20mA对应于65535，则每1mA对应的数值为：（65535—0）/（20—4）mA=4096则某I电流对应的3xxxx数值N为：N=（I—4）×4096反过来，已知3xxxx的数值N，可求其对应电流：I=N/4096+4我们可得到扩展模块档位为“无符号数、4-20mA”时的对应表格，如下所示：PLC寄存器3xxxx数值N 拨码开关为4~20mA （无符号数）04409658192624576103276712409601465535202)有符号数时的处理当拨码开关选择为有符号数值（即SW4为on）时，PLC寄存器3xxxx的数值就为带符号数，此时，寄存器3xxxx的值范围为—32768~32767，而传感器是0/4~20mA，对应于正数部分0~32767。

传感器量程也有两种情况，不带负数的量程，如0~20mA、4~20mA、1~5V、0~10V等（矩形PLC大部分模拟量模块都只支持这种不带负数的量程输入），也有带负数的量程，如±10V、±20V等（矩形PLC的E6Mad2扩展模块支持带负数的量程）。

a.当拨码开关为0~20mA时的计算：此时，0mA对应于3xxxx的数值0，20mA对应32767，则每1mA对应的数值为：（32767-0）/（20-0）=1638.35若已知电流I，求对应的3xxxx数值N为：N=I*1638.35反过来，已知3xxxx的数值N，可求其对应电流：I=N/1638.35我们可得到扩展模块档位为“有符号数、4-20mA”时的对应表格，如下所示：PLC寄存器3xxxx数值拨码开关为0~20mA （有符号数）0016381655341310781638410196591226212163276720b.当拨码开关为4~20mA时的计算：与集成模拟量的主机不同，当扩展模块的拨码开关打到4~20mA时，其内部的硬件电路也跟着变化，此时，4mA对应于3xxxx的0，20mA对应于32767，则每1mA对应的数值为：（32767—0）/（20—4）mA=2048若已知电流I，求对应的3xxxx数值N为：N=（I—4）*2048反过来，已知3xxxx的数值N，可求其对应电流：I=N/2048+4我们可得到扩展模块档位为“有符号数、4-20mA”时的对应表格，如下所示：PLC寄存器3xxxx数值拨码开关为4~20mA （有符号数）04204854096612280101638412204801432767203)特例：支持±10V输入的扩展模块E6Mad2扩展模块E6Mad2支持±10V输入，因为使用较少，这里不做介绍，如需要使用这个型号，可联系矩形科技索取相关资料。

第二部分：物理量（工程量）和数字量的转换计算物理量（工程量）——现场测量的对象，如温度、压力、流量、重量、长度、角度等，由各种传感器测量，如温度50度，压力10Mpa，流量20升等。

标准电信号——传感器或者变送器输出的是标准的电信号，比如0-10V、4-20mA等PLC数字量——各种模拟量经过PLC的AD电路转换后，会生成一个数值，供用户编程使用，如13909、7900、54792等等AD/DA转换的万能公式已知：物理量量程范围A最小~A最大（如温度传感器—10°~80°，压力0~1.6Mpa）电信号量程范围E最小~E最大（如4~20mA，0~10V）数字量量程范围D最小~D最大（如0~65535，0~32767）若任意一点的物理量为Ax，电信号为Ex，数字量为Dx。

则，对应关系表如下所示：物理量A最小~电信号E最小~数字量D最小任意点Ax~任意点Ex~任意点Dx物理量A最大~电信号E最大~数字量D最大因PLC的AD转换电路是一个线性转换，因此，物理量A（最大—最小）/数字量D（最大—最小）是一个固定比率（线性斜率），我们把任意点的物理量和数字量的值代入最大位置或者最小位置，得到一个万能公式：注：公式中的计算，应该是同类型相减，如物理量减物理量，数字量减数字量，而各个位置是最小对应最小，最大对应最大。

公式中，物理量A最大最小、数字量D最大最小都是已知值，我们要计算的是物理量Ax、数字量DX，下面举例说明。

例子1：比如，已知物理量的值，求PLC对应的数字值？例子：角度传感器输入PLC，测量量程为角度—10°~+10°，4~20mA电流输入。

已知此时传感器Ax=—2.5°，求对应的PLC数字量的值Dx?（使用的PLC的型号是N80-M44Mad-AC）确定万能公式中的已知数值。

即在公式中，已知物理量A最大=10°，A最小=—10°，而在第一部分，我们知道N80-M44Mad-AC的数字量为D 最大=65535，D最小=0。

把这些已知值，代入公式：我们把值代入公式中，得到以下结果：因为第一个和第三个、这两个等式算起来比较简单，我们用这个公式算，即：，从而得到上述计算式的梯形图已知：Ax=—2.5是触摸屏或者组态软件传给PLC的浮点数值，假设存放在PLC的40998、40999寄存器中。

在状态页可以看到40998的值，格式是“浮点数（标准）”。

1)第一步，把整数全部化成浮点数：因为—2.5是浮点数，而矩形PLC的计算指令只能同类型相加，因此，必须用“I—>F”指令，把算式中的65535、10、20都化成浮点数。

2)第二步，进行浮点数的加减乘除：按照计算公式，先用—2.5（49184）+10，然后再×65535，再除以20，得到结果40102（浮点数格式），再用F->I指令，把40102转化成整形，得到24575。

即—2.5°，对应的PLC的数字量就是24575。

验证：我们在触摸屏中输入物理量：传感器角度“5°”，得到对应的PLC数字量结果为49151，与我们手算的结果一致，说明程序计算得正确。

例子2：已知PLC中对应的数字值，求对应的物理量大小？比如当前温度是多少？压力是多少Mpa？用户在组态软件或者触摸屏中显示。

条件：PLC型号是扩展模块E8AD2，传感器是远程压力表：0~ 1.6Mpa，电信号0~10V电压输入。

现在已知PLC的数字量值为Dx=12345，求对应的压力大小Ax？第一步：确定万能公式中的已知数值。