模拟量转换控制及实现技术
模拟量和数字量的转换—D_A转换器(电子技术课件)
2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
模拟量的实现原理有哪些
模拟量的实现原理有哪些模拟量的实现原理有以下几种：1. 电阻分压法：电阻分压法是一种常见的模拟量实现方法，它通过调整不同电阻的连接方式，使电流或电压在不同电阻间产生不同的分压，从而实现模拟量的传输。
当电流通过电阻分压电路时，根据欧姆定律，电流在电阻上产生的电压与电阻的比例成正比。
通过改变电阻的取值和连接方式，可以实现不同范围和精度的模拟量传输。
2. 电流环路法：电流环路法是一种基于电流传输的模拟量实现方法，它利用电流的大小和方向来表示模拟量。
通常使用一个电流环路作为传输介质，通过改变输入电流的大小和方向，来实现模拟量的控制和传输。
电流环路法的优点是传输距离远，抗干扰能力强，适用于工业自动化领域。
3. 电压-电流转换法：电压-电流转换法是一种常用的模拟量实现方法，它通过电阻、电容、二极管等元件的组合，将输入的电压信号转换为相应的电流信号。
通过改变电阻、电容或二极管的参数，可以实现不同范围和精度的模拟量传输。
4. 数字-模拟转换器（DAC）：数字-模拟转换器是将数字信号转换为模拟信号的装置，它是模拟量实现的重要组成部分。
DAC通过将数字信号转换为模拟电压或电流输出，实现模拟量的传输。
基本原理是将二进制数字信号转换为相应的模拟电压或电流输出，输出的电压或电流与输入的数字信号成正比。
5. 模拟-数字转换器（ADC）：模拟-数字转换器是将模拟信号转换为数字信号的装置，它用于将传感器等模拟量输入转换为数字信号进行处理。
ADC通常包括采样、量化和编码等环节，通过将模拟信号的幅值转换为数字形式的数据，实现模拟量的数字化。
以上是一些常见的模拟量实现原理，每种原理都有适用于不同应用场景的优缺点。
模拟量的实现原理多种多样，工程师可以根据具体的需求和条件选择合适的实现方法，实现模拟量的传输和控制。
s7-1200plc模拟量控制电机转速的原理 -回复
s7-1200plc模拟量控制电机转速的原理 -回复
S7-1200 PLC可以通过模拟量输出来控制电机的转速。
实现这
个原理的步骤如下：
1. 首先，你需要连接一个模拟量输出模块到S7-1200 PLC上。
这个模块能够将PLC的数字信号转换成模拟输出信号。
2. 接下来，你需要设置PLC的输出模块的参数，使其能够输
出一个范围内的模拟量信号。
你可以通过配置输出的最小值和最大值，以及所需的分辨率来完成这个设置。
3. 然后，你需要将输出模块的信号连接到电机驱动器的模拟量输入端口。
这个驱动器将接收到的模拟量信号转换成实际的电机转速。
4. 在PLC的编程软件中，你需要编写一个程序来控制输出模
块的模拟量信号。
你可以根据控制要求来调整输出信号的数值，从而控制电机的转速。
总体来说，通过配置PLC的模拟输出模块和编写相应的程序，你可以实现通过模拟量控制电机的转速。
PLC应用技术 第7章 模拟量控制
PLC应用技术（三菱机型）
淄博职业学院 电子电气工程学院
PLC应用技术（三菱机型）
第1章 可编程控制器认知 第2章 FX系统资源 第7章 模拟量控制 第3章 基本指令 第6章 状态法编程
3.模拟量采集（FROM指令）
3.模拟量采集（FROM指令）
由于工业环境干扰，采集到的模拟量如果不很稳定，甚至 明显错误，就需进行滤波。如果设置模块参数进行滤波效 果仍不理想，可考虑进行平均值滤波。 平均值滤波的基本思路是先把采集到的值，存储在某一存 储区域，然后进行排序，去掉不可信的一部分数值，其余 值求和取平均。 由于采集存储，求和取平均已在循环指令中说明，在次只 说明比较法排序，也就是两重循环在PLC中的应用。 如果采集到的模拟量存放在D50-D59中，共10个数据。
第8章 变频器控制 第4章 定时器计数器指令
第9章 工业网络控制 第5章 应用指令 第10章 上位机监控组态
第11章 三菱大中型PLC
第 7章
模拟量控制
3 1 2 3 4
7.1 模拟量采集 7.2 模拟量变换 7.3 模拟量输出 7.4 恒压供水
1.变送器选择
变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的 直流电流或直流电压信号，例如DC0~10V和DC4~20mA。 变送器分为电流输出型和电压输出型。电压输出型变送器具 有恒压源的性质，PLC模拟量输入模块的电压输入端的输入 阻抗很高，例如100K~10MΩ。如果变送器距离PLC较远， 通过线路间的分布电容和分布电感产生的干扰信号电流，在 模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压。例如1μA干扰电 流在10MΩ输入阻抗上将产生10V的干扰电压信号，所以远 程传送模拟量电压信号时抗干扰能力很差。
单片机指令的模拟信号处理和转换
单片机指令的模拟信号处理和转换随着科技的发展和应用的深入，单片机成为了现代电子产品中不可或缺的核心组成部分。
它通过执行指令来实现各种功能，其中包括对模拟信号的处理和转换。
本文将探讨单片机指令在模拟信号处理和转换中的应用。
一、模拟信号处理单片机通过内部的AD转换器将模拟信号转换为数字信号，然后进行处理。
具体来说，它可以使用各种算法和技术对模拟信号进行过滤、滤波、放大、补偿等处理，以满足不同应用需求。
1.1 滤波处理在许多实际应用中，模拟信号中存在着各种噪声和干扰。
为了确保系统的正常运行，我们需要对这些干扰信号进行滤除。
单片机通过低通、高通、带通滤波器等技术，可以有效地滤除不需要的频率成分，从而实现滤波处理。
1.2 放大处理在一些应用中，模拟信号的幅值可能较小，无法满足后续电路的工作要求。
此时，单片机可以通过内部的放大电路对信号进行放大处理，以增加信号的幅值，使其能够满足后续电路的工作要求。
1.3 补偿处理在某些情况下，模拟信号的特性可能会受到环境温度、供电电压等因素的影响，导致信号的准确性和稳定性下降。
单片机可以通过内部的补偿电路对信号进行补偿处理，以提高信号的准确性和稳定性。
二、模拟信号转换在单片机系统中，模拟信号的转换是非常重要的环节。
通过合理的转换方式，可以将模拟信号转换为数字信号，方便后续的数字信号处理。
2.1 AD转换AD转换是将模拟信号转换为数字信号的一种常用方式。
单片机内部的AD转换器可以将模拟信号的连续变化转换为离散的数字数值，以便进行后续的数字信号处理。
2.2 DA转换DA转换是将数字信号转换为模拟信号的一种方式。
在某些应用场景中，需要将数字信号转换为模拟信号的形式输出。
单片机通过内部的DA转换器可以实现这一功能，将数字信号转换为与原始模拟信号相对应的模拟信号。
2.3 PWM输出PWM（脉冲宽度调制）是一种将模拟信号转换为数字信号的方式。
单片机可以通过PWM输出方式，将模拟信号转换为一系列脉冲信号，通过控制脉冲信号的占空比来实现对模拟信号的转换。
南昌大学计算机控制实验报告数／模转换实验
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验一数／模转换实验一．实验要求掌握DAC0832芯片的性能、使用方法及对应的硬件电路。
编写程序控制D／A输出的波形，使其输出周期性的三角波。
二．实验说明电路实现见主板模块B1，具体说明请见用户手册。
DAC0832的片选CS0832接00H，观察输出端OUTl（B1部分）产生三角波由数字量的增减来控制，同时要注意三角波要分两段来产生。
三．实验步骤1、接线：此处无需接线。
2、示例程序：见Cpl源文件，程序流程如下图所示。
3、运行虚拟示波器方法：打开LCAACT软件中“设置”一>“实验机”，将其中的程序段地址设为8100，偏移地址0000。
然后选择“设置”一>“环境参数”一>“普通示波”，选择“工具”一>“加载目标文件”，本实验加载C：\AEDK＼LCAACT＼试验软件＼CPI．EXE，然后选择在“工具”栏中“软件示波器”中“普通示波”，点击开始示波器即程序运行。
以后每个实验中的虚拟示波器运行方法同上。
只是加载的程序要根据实验的不同而不同。
如果以后用到该方法，不再赘述。
4、现象：程序执行，用虚拟示波器（CHl）观察输出点OUT（B1开始设置初始电平为0VD／A输出并增＜=0FFH?YN数模转换中），可以测量到连续的周期性三角波。
通过实验结果的图片，我们可以知道得出来的三角波的幅值为U=(3.01V+1.95V)=4.96V。
T=1.3s模拟输出来的幅值和我们输入的5V有一定的偏差。
相对误差为（5-4.96）/5=0.8%,因为0832是8为的,所以分辨率为1/256即0.004。
相比较一下本次实验的误差只有0.8%，相当于掉了两个单位的分辨率。
在允许的误差范围之内。
所以本次实验的结果还算是比较成功的。
四、实验小结通过本次实验，我对数模转换的知识理解得更加透彻，以及如何使用DAC0832进行数模转换把数字量转换为模拟量并以三角波形式输出。
plc模拟量原理
plc模拟量原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制系统的电子设备。
它通过接收和处理来自传感器的模拟量信号来监测和控制不同的生产过程。
模拟量是指可以连续变化的物理量，例如温度、压力、流量等。
PLC的模拟量输入模块被用于将模拟信号转换为数字信号，以便PLC可以处理它们。
它通常包括一个模拟到数字转换器（ADC），用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC将模拟信号分为许多小的离散级别，然后将每个级别映射到一个数字值。
PLC的模拟量输出模块被用于将数字信号转换为模拟信号，以便控制外部设备。
它通常包括一个数字到模拟转换器（DAC），用于将数字信号转换为相应的模拟信号。
DAC通过将数字值映射到一系列离散电压或电流级别来完成这个转换。
PLC通过读取和写入模拟量信号来实现对控制系统的监测和控制。
当PLC读取模拟量输入信号时，它会根据预设的条件和参数来判断是否需要采取相应的控制行动。
然后，PLC将处理后的控制信号发送到模拟量输出模块，以控制外部设备的行为。
例如，在一个温控系统中，PLC可以通过读取温度传感器的模拟量输入信号来监测当前的温度。
如果温度超过了预设的上限，PLC可以发送一个控制信号给加热器来降低温度。
相反，如果温度低于预设的下限，PLC可以发送一个控制信号给冷却器来提高温度。
总而言之，PLC的模拟量原理涉及将模拟信号转换为离散的数字信号，并将数字信号转换为相应的模拟信号，以实现对自动化控制系统的监测和控制。
这种技术使得PLC能够处理和控制各种实际物理量，使得生产过程更加稳定和可靠。
plc模拟量模块工作原理
plc模拟量模块工作原理
PLC模拟量模块工作原理
PLC模拟量模块是一种用于获取、改变或测量模拟量信号的模块。
它们具有输入量和输出量两个部分，可以实现与内部信号的相互联系。
模拟量模块的输入量可以通过不同类型的接口（比如标准接口，模拟调节器，磁阻式开关，接收机等）接收电流或电压，以及其他形式的外部信号，比如温度传感器、传感器等。
一般来说，输入量的格式有：电流、电压、编码器、模拟量、数字和其他格式，根据不同的格式，可以将输入量转换成PLC能够识别的格式。
模拟量模块的输出量主要是交叉点继电器（XR），它可以将模拟
量改变成PLC能够识别的格式，从而控制外部设备的运行。
PLC模拟量模块的采样和滤波也是一个重要部分。
它可以帮助模块过滤掉杂散的信号，并把输入信号降低到接受阈值以下。
模块的采样和滤波功能也可以帮助模块过滤掉外界干扰，从而确保获取的信号的精度和稳定性。
此外，PLC模拟量模块还可以采用不同的参数设置，比如增益、阻尼等。
可以根据不同信号的特性调整参数，以获取最佳的结果。
总的来说，PLC模拟量模块可以与不同类型的外部信号连接，通过采样和滤波技术，可以将输入信号转换为PLC能够识别的格式，进而控制外部设备的运行状态，是一种非常有用的模块。
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模拟量模块的应用实例
软件规划：
• • • • • • • 采用多子程序结构 各程序段功能： ◎主程序：系统主控，规划各子程序关联。 ◎子程序0：初始化。 ◎子程序1：模块联接及电源查验。 ◎子程序2：输入采样值读取及处理。 ◎子程序3：处理后数据输出。
主 程 序
Q1．0=0模块正常 Q1．1=0电源正常
一.PID的控制算式 1. 理想的PID控制算式
在典型的PID回路控制系统中。若PV为控制变量， SP是设定值，则调节器的偏差信号为e=SP-PV。理 c [e+
de edt + D ]+ initial 10 dt
1
t
式中：KC — 比例系数，PID 回路的增益，用来描述 PID 回路的比例调节 作用 . initial TI —积分时间，他决定了积分作用的强弱； TD —微分时间，他决定了微分作用的强弱； — e=0时的阀位开度，PID回路输出的初始值； M(t)— PID回路的输出时间的函数，它决定了执行器的具体位置； e — PID回路的偏差。
输出技术规范 隔离（现场到逻辑） 信号范围 电压输出 电流输出 无 ±10V 0至20mA
输入滤波衰减
分辨率 隔离 输入类型 输入范围 电压单极性
-3db，3。1Khz
12位A/D转换器 否 差分 0至10V，0至5V 0至1V，0至500mV 0至100mV，0至50mV ±10V，±5V，±2。 5V ±1V，±500mV， ±250mV ±100mV，±50mV， ±25mV， 0至20mA
分辨率 满量程 电压 电流 数据字格式 电压 电流
12位 11位 -32000至 +32000 0至+32000
四 入 一 出 模 拟 量 单 元
EM235
电压双极性
电流
精度 最差情况， 0℃至55℃ 电压输出 电流输出 典型，25℃ 电压输出 电流输出
±2%满量程 ±2%满量程 ±5%满量程 ±5%满量程
子程序0：初始化。
VW0：采样次数计数器 VW2：采样预置值 VD10：当前采样值
VD14：采样和
VD18：平均值
子程序1：模块联接及电源查验
SMB8：0号模块识别寄存器 SMB8=19模块不存在。 SMB9：0号模块错误寄存器 SMB9=4电源错误。
子 程 序 2
128个采样和在二个 字节中存不下，采用 加零及加1的方式将 采样值存储单元扩大 为双字
• 模拟量单元与基本单元配合工作,为基本单元的功能扩展 单元.模拟量输入将输入模拟量变成数字量送入PLC专用 存储单元,模拟量输出单元将PLC中专用单元中的数字量 变换为模拟量送给执行器件.
型号
EM231 EM232 EM235
功能
4模拟量输入单元 2模拟量输出单元 4模拟量输入1模拟量输出
输入技术规范 最大输入电压 最大输入电流 30VDC 32mA
技 术 规 范
EM235的接线
1.四个输入端可任 选电流及电压模式 (但需一致)。 2.注意选择电流或 电压输入时接法不 同。 3.为防干扰,空置端 要作相应处理。
4.电流或电压输出 时接法不同。
5.右下角为配置开 关。
EM235输入方框图
EM235输出方框图
EM235的校准电位器及DIP开关
例1：以S7-200和4—20mA为例，经A/D转换后，我们 得到的数值是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， 相应的模拟电信号是6400×16／25600＋4＝8mA。
子程序3：输出及数值正负显示
组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本例的CPU是 CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个 通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的 量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。 温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器， 简单编程如下：
模拟量模块的应用实例
控制要求：
• 1．EM235护展编号为0，输入 ±10V ，配置在RA口 。 • 2 ．欲使输入量控制输出模拟 量。
模块号 地址号
模拟量模块的应用实例
硬件准备：
• 1．RA口作电压输入连接，其余口短 接。输出口作电压输出接法。 • 2 ． EM235DIP配置为OFF，OFF， ON，OFF，OFF，OFF。即为± 10V 档 • 3 ．完成校准工作。
由于微处理器所能接受的运算一般都比较简单，对于 复杂的运算（如微分、积分）都要转变成简单的加、减、 乘、除四种运算。所以在实际应用中，需要把信息的PID 控制算式转换成实际应用的PID算式。即把连续算式离散 化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值。在决定系 统参数时，往往需要现场调试。有PLC构成的一个闭环控 制过程的PID算法，就有十分广阔的前景。本节将以 SIEMENS公司S7-200系列CPU的PID功能指令为基础，介绍 PID算法及实际应用中如何对PID参数进行调整。
计算机只能处理数字量，
因而需A/D及D/A转换
用于D/A转换的电子电路
用于A/D转换的电子电路
如何将电子电路制成通用的装置？
模拟量单元的功能: 将传感器送来的模拟量转变为 一位数的数字量,或将PLC中的数字量转换为模拟量 输出
转换成的数字量及待转换的数字 量放在那?
如何适应多种输入与输出
S7-200系列PLC模拟量单元 ---种类与工作模式
关于数据处理
• 由满度数值对应模 拟量输入输出的量 程.注意单双极性及 位数. • 注意数据的位置及 所引出的数据值的 变化,需做出相应的 处理
模拟量值和A/D转换值的转换
假设模拟量的标准电信号是A0-Am（如：4-20mA）， A/D转换后数值为D0-Dm（如：6400-32000），设模 拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D， 由于是线性关系，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 该方程式逆变换，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。
EM235输入输出数据格式(存在PLC中)
• 当EM235安装位置离主单 元最近时,四组输入转换后 的数字量分别存放在 AIW0\AIW2\AIW4\AIW6 存储单元中。 • 输出模拟量的数字量存在 AQW单元中. • 输入数据中12位数据字最 高位为符号位。放在不同 的位置是为了获得合适的 分辩率。 • 输出数据存入的位置是为 了合适的分辩率。
12.5uV 25uV 125uV 250uV 1.25mV 5uA 2.5mV 分辨率
12.5uV 25uV 50uV 125uV 250mV 500uA 1.25mV 2.5mV 5mV
EM235配置开关的用途及说明
EM235配置开关 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON OFF OFF OFF ON ON ON OFF OFF ON OFF OFF OFF ON OFF ON 单极性 /双极 性 单极性 双极性 ×1 ×10 ×100 无效 0.8 0.4 增益选 择 衰减选 择
温度显示值＝（AIW0-6400）/256 编译并运行程序，观察程序状态，VW30即为显示的温度值， 对照仪表显示值是否一致。
S7系列PLC的模拟量PID指令及应用方法
在模拟控制系统和直接数字控制DDC（Direct Digital Control)系统中，PID控制一直都是被广泛应用 的一种基本控制算法。PID即比例（Proportional)、积分 (Integral)、微分(Differential)三作用调节器具有结构 典型，参数整定方便，结构改变灵活（有P、PI、PD和PID 结构），控制效果较佳，可靠性高等优点，是目前控制系 统中一种最基本的控制环节。
OFF
OFF
ON
0.2
满量程输入×衰减×增益=模拟量输入字中数据所对应的模拟量实际值 =4V
一、开关6 ON/OFF两种状态 将表格划分为单极性/双极性两类满量程输入。 SW6=ON，选择单极性；SW6=OFF，选择双极性。 二、开关4和5选择增益 SW4和SW5共3种组合，分别为SW4=ON，SW5=OFF；SW4= OFF， SW5=ON；SW4= OFF，SW5=OFF。 以单极性为例: 当SW4=ON，SW5=OFF，满量程输入为0至50mV,0至100mV； 当SW4=OFF，SW5=ON,满量程输入为0至500mV,0至1V； 当SW4=OFF，SW5=OFF，满量程输入为0至5V,0至20mA,0至10V。 不难看出，DIP 开关SW4=OFF，SW5=OFF时对应的电流或电压满量 程输入是与前两种DIP开关组合对应的电流或电压满量程输入成 100倍，10倍比例关系的。即开关4和5选择增益*100，*10，*1。
例2：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。
模拟量模块的校准操作要点
• 配置开关确定后通电15分钟。 • 输入零信号后读CPU中数值，并调整 偏置电位器使读数为零。 • 送入满度信号后读CPU中值，并调整 增益电位器使读数满度。
模拟量处理单元及过程控制技术
-----S7-200系列PLC模拟量工作单 元EM235简介
基本概念:
控制系统中的两类物理量
数字量及模拟量
• 连续变化的物理量称为模拟量。最常见的 模拟电量为直流电流及直流电压。 • 工业控制中许多调节器及传感器采用模拟 量处理方式工作。 • 国际通用的模拟电压为0~10V，模拟电流 为4~20mA。