4到20ma模拟量转换公式
采用4—20mA的电流来传输模拟量
采用4—20mA的电流来传输模拟量工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC 或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。
这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。
一般需要设计一个VI转换器，输入0-3.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电+12v。
4到20ma模拟量转换公式
这个4-20 mA模拟量是标准变送器的输出，以及应该换算多少压力和流量。
以此类推，完全根据你的需要，当然应该对应你不同的发射机。
如果需要很大，可以增加后一个放大器的放大倍数，这样A/D转换时显示的数据就会很大，反之亦然。
例如，4 mA代表1 kg压力，根据变送器的线性度和放大器的放大倍数进行校对和补偿，即可在可容忍的误差范围内显示您的工况数据。
学好PLC不仅需要实践，更需要理论支撑，否则根本无从下手。
模拟量在PLC编程中占有重要地位，而在实际工作中遇到的最常见的问题是模拟量与工程量的换算问题。
在实际工程中，现场人员经常需要采集温度、压力、流量、频率等物理量信号，而程序中采集的是与物理量对应的模拟量信号。
如何将模拟量信号转换成相应的量(物理量)？换句话说，编写模拟程序的目的是什么？编制模拟量的目的是使模拟量有相应的数字量，最终将数字量转换为工程量(物理量)，即模拟量转换为工程量。
工程量的问题实际上是用数字量来处理的，模拟量可以说是中间过渡。
那么今天，肖志就来推导模拟量换算的换算公式，供大家参考和使用。
如果你熟悉模拟量转换的过程，你会对模拟量知识有更深的理解，编写模拟量程序并不困难。
例如，具有测温范围的温度传感变送器有三种，对应的范围为：1)温度测量范围为0-200时，变送器输出信号为4-20 mA，对应的数字量范围为6400-32000；2)温度测量范围为0-200V，变送器输出信号为0-10V，对应的数字量范围为0-32000；3)温度测量范围为-200500，变送器输出信号为4-20 mA，对应的数字量范围为6400-32000；要求我们编制的模拟量换算工程量换算公式应满足上述三个条件，三种温度检测设备都能得到正确的工程量输出结果。
三种测温方式的温度变送器模拟量与工程量的对应关系如下图所示：可以用相似三角形原理进行分析，两个相似三角形的对应边成比例，模拟量换算公式的推导过程，根据相似三角形的比例原理，推导出模拟量换算公式：●(OV-OSL)/(OSH-OSL)=(IV-ISL)/(ISH-ISL)。
PLC编程模拟量计算方法
PLC编程模拟量计算方法
一、-10—10V；-10V—10V的电压时，在6000分辨率时被转换为F448—0BB8Hex（-3000—3000）；12000分辨率时被转换为E890—1770Hex（-6000—6000）。
二、0—10V；0—10V的电压时，在12000分辨率时被转换为0—1770Hex（0—6000）；12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex（0—12000）。
三、0—20mA；0—20mA的电流时，在6000分辨率时被转换为0—1770Hex（0—6000）；12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex（0—12000）。
四、4—20mA；4—20mA的电流时，在6000分辨率时被转换为0—1770Hex（0—6000）；12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex（0—12000）。
以上仅做简单的介绍，不同的PLC有不同的分辨率，和您所测量的物理量实现的尺寸不一样。
计算结果可能有一定的差异。
注：模拟输入的配线的要求
1，使用屏蔽双绞线，但不连接屏蔽层。
2，当一个输入不使用的时候，将V IN和COM端子短接。
3，模拟信号线与电源线隔离（AC电源线，高压线等）。
4，当电源线上有干扰时，在输入部分和电源单元之间安装一个考虑波器。
5，确认正确的接线后，首先给CPU单元上电，然后再给负载上电。
6，断电时先切断负载的电源，然后再切断CPU的电源。
模拟量计算
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。
4-20ma信号原理
4-20ma信号原理
4-20mA信号是一种常见的工业控制信号，用于传输和测量模拟量信号。
它是指电流的范围从4mA到20mA，对应于被测量的变量的范围。
4-20mA信号的原理基于电流的线性关系。
当被测量的变量处于最低值时，电流为4mA；当被测量变量处于最高值时，电流为20mA。
通过改变电流的大小，可以传递和测量不同的变量值。
这种原理使4-20mA信号具有较好的抗干扰性和远距离传输能力。
在实际应用中，4-20mA信号通常通过传感器来产生，传感器将被测量的变量转换为相应的电流输出。
这个电流信号可以通过电缆传输到控制室或其他设备进行处理和监测。
为了确保信号的准确性和稳定性，4-20mA信号通常需要与外部电源相连接。
外部电源为信号提供所需的电能，同时也提供了电流的参考点。
通过与电源相连接，4-20mA信号可以相对地进行测量，这意味着当电流超过4mA时，表示被测量的变量值超过了最低值。
在接收端，有相应的电路和设备来解读和处理4-20mA信号。
这些设备通常包括比例放大器、变送器和数据采集系统等。
它们可以将电流信号转换为可读取的数值，并进行进一步的控制和监测。
总的来说，4-20mA信号是一种常见的工业控制信号，通过改
变电流的大小来传递和测量不同的变量值。
它的原理基于电流的线性关系，具有较好的抗干扰性和远距离传输能力。
在实际应用中，需要与外部电源相连接，并通过相应的电路和设备来解读和处理信号。
三菱4-20mA转换成温度-50℃-200℃
.各测试点的温度计算。
本PLC可编程集中控制中采用输出4～20mA电流信号、量程-50℃～200℃的Pt100温度变送器和Pt100温度传感器。
温度变送器根据Pt100温度传感器
上的温度模拟量大小，把相对应的电流值输送给PLC模拟量模块中，经过信号
转换为与之成比例变化的数字量。
以此温度变送器为例，其测量温度范围为-50℃～200℃，对应输出为4～20mA电流信号，即-50℃对应输出电流为4 ma，200℃对应输出电流为20 ma，但是4ad模拟量模块的模拟量输入设置为0～20ma，这样当输入0～20ma信号
给4AD的模拟量输入端时，4AD将其电流信号0-20ma转换为0～4000的数字量。
即：4ma对应数字量为：4mA=（4000÷20）*4=800，）故当输入4～20 ma 电
流信号给4AD的模拟量输入端时，4AD转换的数字量为800～4000。
被测温度
Tx与对应转换的数字量AIW0的关系如下图一：
按转换公式在FX PLC中的编程如下：
温度的运算程序
T X=(AIW X-6400)*250/(32000-6400)-50
从4AD读出没得值。
4~20mA 电流传输模拟量
4~20mA电流传输模拟量工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~2 0mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
这是两线制变送器的设计根本原则之一。
4~20mA 电流传输模拟量
4~20mA电流传输模拟量工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~2 0mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
这是两线制变送器的设计根本原则之一。
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4到20ma模拟量转换公式
大家可能会非常熟悉RS232，RS485，CAN等工业上常用的总线，他们都是传输数字信号的方式。
那么，我们用什么方式来传输模拟信号呢？工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA 级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，
电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。
这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。