实验七：模拟量输入输出实验
S7-300 PLC模拟量输入输出量程转换教程
S7-300/400 PLC模拟量输入/输出的量程转换SLC A&D CSMarch, 20051模拟量输入/输出量程转换的概念 (3)2S7-300/400 PLC模拟量输入/输出模板 (3)2.1需要使用的模板 (3)2.2涉及的信号类型 (3)3STEP 7中模拟量输入/输出的编程 (3)3.1FC105/FC106在哪里 (3)3.2FC105/FC106功能描述 (5)3.2.1FC105功能描述 (5)3.2.2FC106功能描述 (5)3.3FC105/FC106参数定义 (6)3.3.1FC105 的参数定义 (6)3.3.2FC106的参数定义 (6)3.4例子程序 (7)3.4.1FC105例子程序 (7)3.4.2FC106例子程序 (8)1模拟量输入/输出量程转换的概念实际的工程量，如压力、温度、流量、物位等要采用各种类型传感器进行测量。
传感器将输出标准电压、电流、温度、或电阻信号供PLC采集，PLC的模拟量输入模板将该电压、电流、温度、或电阻信号等模拟量转换成数字量——整形数(INTEGER)。
在PLC程序内部要对相应的信号进行比较、运算时，常需将该信号转换成实际物理值（对应于传感器的量程）。
而经程序运算后得到的结果要先转换成与实际工程量对应的整形数，再经模拟量输出模板转换成电压、电流信号去控制现场执行机构。
这样就需要在程序中调用功能块完成量程转换。
如一个压力调节回路中，压力变送器输出4-20mA DC信号到SM331模拟量输入模板，SM331模板将该信号转换成0-27648的整形数，然后在程序中要调用FC105将该值转换成0-10.0（MPa）的工程量（实数），经PID运算后得到的结果仍为实数，要用FC106转换为对应阀门开度0-100%的整形数0-27648后，经SM332模拟量输出模板输出4-20mA DC信号到调节阀的执行机构。
本文主要讨论S7-300/400 PLC编程中模拟量的量程转换。
图文详解S7-200smart的模拟量输入输出
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》。
模拟量的输入输出
传感器 控制信号 将各种现场的 物理量测量出来 放大驱动电路 受控对象 并转换成电信号 （模拟电压或电流）
模 拟 信 D/A 号 转 换 器
I/0 接 口
数 字 信 号
6
模拟量的输入通道
传感器（Transducer）
非电量→电压、电流
变送器（Transformer）
转换成标准的电信号
数字量转换为模拟量
低通滤波
平滑输出波形
放大驱动
提供足够的驱动电压，电流
8
二、数/模（D/A）变换器
9
1.D/A 转换器工作原理
典型的D/A 转换器芯片通常由模拟开关、电阻网络以及 缓冲电路组成。
D/A 转换的基本原理是利用电阻网络，将N 位二进制数 逐位转换成模拟量并求和，从而实现将数字量转化为模 Rf 拟量。
(1) 单缓冲方式。单缓冲工作方式是使输入寄存器或DAC 寄存器中的 任意一个工作在直通状态，另一个由CPU 控制。通常WR2和XFER 连 接数字地，使DAC 寄存器的输出能够跟随输入，即第二级寄存器工 作在直通状态，输入寄存器的控制端ILE 接＋5V， CS接端口地址译 码器输出， WR1连接系统总线的IOW信号，电路连接如图
VIN
VN
D/A转换器
VREF D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE
36
START 控制 逻辑 EOC N位寄存器
锁 存 缓 存 器
A/D 转换器的主要性能指标
1. 分辨率
反映了A/D 转换器对输入微小信号变化的响应能力，即能够分辨 的最小模拟量。例如，对于8 位A/D 转换器，输入电压满刻度为 5V 时，则对应输入的模拟电压的分辨率为5V/255＝19.5mV。
V20变频器如何使用模拟量输入、输出定标
V20变频器如何使用模拟量输入、输出定标V20变频器共有两个模拟量输入AI1，AI2和一个模拟量输出AO1。
模拟量输入有哪些类型？与AI相关的参数有哪些？如何实现AI定标？与AO相关的参数有哪些？如何实现AO定标？下面将分别介绍V20变频器的模拟量输入和模拟量输出功能，并通过举例来回答上述问题。
模拟量输入概述V20变频器共有两个模拟量输入：AI1和AI2。
AI1为单端双极性输入，可设置为0到10V电压输入、-10V到10V电压输入和0到20mA电流输入三种输入模式；AI2为单端单极性输入，可设置为0到10V电压输入和0到20mA电流输入两种输入模式。
模拟量输入相关参数如下表所示，从r0751到P0762的12个参数有in000和in001两个下标，其中下标0代表AI1，下标1代表AI2：说明参数号r0750 显示变频器具有的模拟量输入个数r0751 显示模拟量输入状态字，表示AI1、AI2信号是否丢失。
该参数为16位无符号数，可整体连接至CI参数或者按位连接至BI参数第0位为1：AI1信号丢失第1位为1：AI2信号丢失第8位为1：AI1信号未丢失第9位为1：AI2信号未丢失r0752 显示滤波之后、定标之前的模拟量输入实际值，单位为V 或mAP0753 模拟量输入的平滑滤波时间(ms)，增大该值可以平滑模拟量输入，减少信号抖动，但响应时间也会相应延长。
设置为0表示禁用滤波器r0754 以百分数形式显示滤波之后、定标之后的模拟量输入值r0755 以十进制数形式显示滤波之后、定标之后的模拟量输入值，最大为16384P0756 设置模拟量输入类型和是否使能AI信号丢失监控功能：0：0V到10V电压输入1：0V到10V电压输入，带监控功能2：0mA到20mA电流输入3：0mA到20mA电流输入，带监控功能4：-10V到10V电压输入P0757 模拟量输入定标的X1值(V/mA)，即定标直线第一个点的横坐标值P0758 模拟量输入定标的Y1值(%)，即定标直线第一个点的纵坐标值P0759 模拟量输入定标的X2值(V/mA)，即定标直线第二个点的横坐标值P0760 模拟量输入定标的Y2值(%)，即定标直线第二个点的纵坐标值P0761 模拟量输入死区的宽度(V/mA)P0762 定义从模拟量设定值信号丢失到故障代码F80出现的延迟时间(ms)P2000 基准频率(Hz)，百分数100%或十六进制数4000[Hex]对应的频率值模拟量输入定标模拟量输入定标的作用是生成一条直线，形成实际输入电压或电流与模拟量输入百分数之间的一一对应关系。
(完整版)S7-200模拟量输入输出实例
对输入、输出模拟量的PLC 编程的探讨及编程实例解析3134 人阅读| 4条评论发布于：2011-12-29 9:03:42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。
模拟量输入输出模块参数
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。
S7-200模拟量输入输出实例
对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析3134人阅读| 4条评论发布于：2011-12-29 9:03:42 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。
模拟量输入输出AD-DA使用教程
AD与DA功能说明一、关于AD所使用的寄存器功能：1）D8050：模拟量AD时钟分频（设定值：0~3，默认为：2），0－AD时钟为CPU时钟2分频；1－AD时钟为CPU时钟4分频；2－AD时钟为CPU时钟6分频；3－AD时钟为CPU时钟8分频；AD时钟不能大于14M；2）D8051：模拟量AD采样次数（设定值：3~50次，默认为：22）的设置数据在下次上电生效；二、关于上下量程设置与使用1、上下量程支持设置成负数，上量程必须大于下量程；2、如果上下量程均为0，则不进行对应量程的数据转换；3、当上下限量程均为0时，DA数据的输入范围：0~4095，反之，DA数据的输入范围：>=下限量程，<=上限量程；数据在上述数据外时，PLC报6712故障；三、RD3A与WR3A使用说明1、RD3A的使用M0m1m2s1（RD3A K0D0D10）指定保存AD数据的寄存器D10指定量程的寄存器D0上限D1下限指定需要读取的AD路数（0~14）说明：a)m1-指定需要读取的AD路数（最大数为设置软件开通的路数，超出报6711）；b)m2-指定上下限量程的寄存器，m2为量程上限，m2+1为量程下限，仅可指定D寄存器作为量程地址，其它数据报6711；c)上面的程序原理：当M0为ON时，读取第一路AD数据（上限量程在D0，下限量程在D1）到D10保存；例：按上述的程序，1)假如：D0=1000，D1=0，AD的输入是0~10V，现时输入是5V，那D10=500；2)假如：D0=0，D1=0，AD的输入是0~10V，现时输入是5V，那D10=2048；3)假如：D0=1000，D1=-1000，AD的输入是0~10V，现时输入是5V，那D10=0；2、WR3A的使用M0m1m2s1（WR3A K0D0D10）指定输出到DA的寄存器D10指定量程的寄存器D0上限D1下限指定需要读取的DA路数（0~1）说明：a)m1-指定需要输出的DA路数（最在数为设置软件开通的路数，超出报6712）；b)m2--指定上下限量程的寄存器，m2为量程上限，m2+1为量程下限，仅可指定D寄存器作为量程地址，其它数据报6712；c)上面的程序原理：当M0为ON时，将D10的数据（上限量程在D0，下限量程在D1）输出到DAC0；例：按上述的程序，1）假如：D0=1000，D1=0，DA的输出电压是0~10V，D10的数据是500，DA输出5V；2）假如：D0=0，D1=0，DA的输出电压是0~10V，D10的数据是2048，DA输出5V；3）假如：D0=1000，D1=-1000，DA的输出电压是0~10V，D10的数据是0，DA输出5V；。
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实验七：模拟量输入输出实验
实验目的：
掌握EM235模块的使用方法
掌握S7-200模拟量输入输出的方法
实验环境：
THPFSM-1.2型实验台
PC机
Step7-Micro/Win软件
MCGS组态软件
实验原理：
1. EM235模块的接口连接，可参见EM235说明书（上网下载相关说明书，有相关毕业设计的同学会用到）
2. 模拟量输入输出原理：EM235的模拟量范围是0-5V（或0-10V，与设置有关），其对应的数字量是：单极性，全量程范围-32000～+32000
实验内容：
1. 实验任务：
（1）编写S7-MICRO/WIN程序，每隔1秒钟，VW0中的数值增加工厂100，将该值传送到VW2后向PLC的AQW0输出该数据，把EM235的模拟输出量接入直流电压表，
测量该值。
（2）编写上位机MCGS程序，读取下位机VW0中的数据并显示。
（3）编写上位机MCGS程序，对VW2中的数值进行处理，转化成其对应的模拟量后在MCGS中显示。
注意，该值应与直流电压表中测量的结果一致。
（4）完善下位机程序，将AIW0中的数据送入VW4，和VW6。
编写MCGS程序，在其中读取VW4中的数据并显示，注意该值是一个0-32000之间的数字量；在MCGS
中读取VW6中的数据并显示，注意该值是一个模拟电压值，其值可能在0-5或
0-10V之间。
2．编写下位机程序
参考代码如下（可参见有关资料）:
3.编写MCGS工程
（1）增加实时数据库变量
AO（输出的模拟电压值），ShowAO（AQW0寄存器中的值）；
AIA（输入的模拟电压值），AID（AIW0寄存器中的值）；
（2）增加PLC的数据通道，如下图示：
增加了WB0,WB2,WB4,WB6四个数据通道，并将这四个通道与ShowAO/AO/AID,AIA四个数据库变量进行绑定。
（3）通道的数据处理
将AO处理为AO=AO/3200（依据：根据数模转换的公式，把数字量转化为其对应的模拟量）。
将AIA处理为AIA=AIA/4800（依据，根据数模转换的公式，把数字量转化为其对应的模拟
量）。
（4）在MCGS用户窗口中增加四个标签控件，显示四个数据库变量，注意设置其小数位数。
（5）运行程序
a)连接PLC电源和地；
b)将实验面板上“直流可调电源”接入PLC的AI输入区中的A输入，将PLC的AO模
拟量输出区中的VO接“直流数字电压表”
c)同时运行PLC程序和MCGS程序，MCGS界面如下所示。
实验总结：（当EM235工作单极性模式，输入输出模拟量在0-10V之间，试写出此时的模拟量与对应的数字量之间的线性关系式。
并用梯形图实现这种关系）。