西门子plc模拟量的处理
零基础学习PLC入门，6个指令完成模拟量程序梯形图（附程序）
零基础学习PLC入门，6个指令完成模拟量程序梯形图（附程序）这一节讲述4-20mA的模拟量信号进入西门子S7-200PLC以后，PLC怎样通过程序把它变成我们想要的实际数值。
虽然这节讲的是西门子PLC的模拟量处理程序，但道理都是一样的，你只要把程序的原理弄明白了，在其他品牌的PLC上应用也是一样的，不管是三菱的还是施耐德的都一样。
所以文章最后我会附上本节所讲的程序的下载方法，有需要的朋友可以自己下载研究。
通过上一节的学习我们知道，模拟量其实就是一个在一定数字范围内连续变化的数值。
这个数字范围绝大多数都是用4-20mA这个电流信号作为标准范围，至于为什么这样用，上一节已经讲的很清楚了，这里不再重复。
接下来看图1。
图1，的左边是一个量程范围为0-10kpa的压力变送器，它的输出电流就是0-10kpa对应4-20mA，所以压力在5kpa时对应的电流就是12mA，我们只要在电路中串联一个数字万用表就能看到电流的读数，然后我们通过这个读数，拿一个计算器通过加减乘除就能算出实际的压力是5kpa。
这就是手动的算法，如果用这种算法去算实际压力值，简直就是太老土了。
这些活只要交给PLC去干就行了，你只要把程序写好PLC就会不知疲倦的去算还不会出错，我们腾出时间看点自己想看的片片多好呢。
那怎么让PLC去算呢？很简单，我们只要做两件事就可以了。
第一，硬件部分，看图1的右边，我们只要在原来接数字万用表的地方，接一个PLC的模拟量输入模块就行了，你没看错，原理就是这样的。
它实际的接线图就是下面的图2。
在图2我们看到压力变送器和PLC的模拟量模块串联在一起，模拟量模块把接收到的4-20mA电流信号经过处理传送给PLC，这样PLC就能通过程序计算出实际的压力值了。
它的内部处理过程如下。
图3，是模拟量信号在PLC内部的处理过程和工作原理，只要能看明白这张图，我下面讲程序时你就能很容易理解了。
其实模拟量模块内部和压力变送器内部一样，都是有一块电路板。
S7-300程序设计方法(模拟量控制)
S7-300程序设计方法(模拟量控制)引言在自动化控制系统中，模拟量控制是一种重要的控制方式。
S7-300是西门子公司开发的一种可编程控制器（PLC），它提供了一种灵活的方式来实现模拟量控制。
本文将介绍如何使用S7-300进行模拟量控制的程序设计方法。
硬件配置，我们需要了解S7-300的硬件配置。
S7-300包括一个或多个CPU，用来执行用户编写的程序。
CPU和其他设备之间通过总线连接，包括输入模块、输出模块和模拟量模块。
在模拟量控制中，模拟量模块用来读取传感器的模拟信号，并输出控制信号给执行器。
编程软件S7-300使用STEP7编程软件进行程序设计。
STEP7提供了一个友好的图形化界面，以及一套丰富的函数库来支持编程。
在开始编程之前，我们需要安装和配置STEP7软件，并连接S7-300 PLC。
程序设计步骤1. 配置模拟量模块：在STEP7软件中，我们需要配置模拟量模块。
这包括设置模块的地质、通道数和其他参数。
配置完成后，我们可以通过函数调用的方式读取模块的模拟信号。
2. 编写读取模拟信号的程序：在STEP7软件中，我们可以使用函数库提供的函数来读取模拟量模块的模拟信号。
这些函数会将模拟信号转换为数字量，以便后续的控制算法使用。
3. 设计控制算法：在STEP7软件中，我们可以使用图形化编程语言来设计控制算法。
控制算法可以包括PID控制器、滤波器和限幅器等。
通过读取模拟信号并对其进行处理，我们可以控制信号，并输出给执行器。
4. 编写输出控制信号的程序：在STEP7软件中，我们可以使用函数库提供的函数来输出控制信号。
这些函数将控制信号转换为模拟输出信号，并输出给执行器。
5. 调试和测试：在完成程序设计后，我们需要进行调试和测试。
我们可以使用STEP7软件提供的在线模拟功能来模拟真实的输入和输出信号，并进行调试和测试。
本文介绍了在S7-300上进行模拟量控制的程序设计方法。
通过配置模拟量模块、编写读取模拟信号的程序、设计控制算法和编写输出控制信号的程序，我们可以实现灵活且高效的模拟量控制。
西门子S7-300 PLC基础与应用最新课件-第8章 模拟量控制
可使用模拟量输入模块 SM331, AI8x12Bit（订货 号：6ES7 331-7KF02-0AB0）。该模块具有诊断和 硬件中断功能，且最多可处理 8 个模拟量输入（4～ 20mA；PT 100；热电偶）。
日期：2020/10/20
页码： 14
8.模拟量的规范化输出
日期：2020/10/20
页码： 5
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
1. 模拟量输入通道的量程调节
每个模拟量输入模块（AI）都有2～8模拟量输入通道， 在使用之前必须对所使用的模拟量输入模块进行相关设 置：
➢ 通过模拟量输入模块内部的跳线，同一个模拟量输入 模块每个通道组间可以连接不同类型的传感器；
页码：
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 4/12 电压测量变送器的连接
采用隔离连接
电压变 送器
背板 总线
如果要在EMC干扰极强的地区使用SM331模块，则应将M-与 Mana连接起来。这样，输入和Mana参考电位之间的电位差就不 会超出允许值。
物理量
模拟 执行器
模拟量输入模板
MR 模块
ADC
结果 存储器
PIW ... PIW ... ::: PIW ...
模拟量输出模板
DAC
PQW ... PQW ... ::: PQW ...
CPU
: : : : : : L PIW 304
......................................
西门子PLC中开关量、模拟量、脉冲量的介绍
西门子PLC中开关量、模拟量、脉冲量的介绍其实西门子PLC中无非就是三大量：开关量，模拟量，脉冲量。
只要搞清楚三者之间的关系，你就能熟练的掌握PLC了。
1.开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF。
它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。
关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。
所以，有时也称其为顺序控制。
2.模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等。
PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。
由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制。
由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。
模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量。
所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。
如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同时还要有模拟量输入单元（A/D），把这些标准的电信号变换成数字信号；模拟量输出单元（D/A），以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。
所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。
这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。
例如：PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是0—10V，所要检测的是温度值0—100℃。
那么0—32767对应0—100℃的温度值。
然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。
如果想把温度值精确到0.1℃，把327.67/10即可。
模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。
这些都是PLC内部数字量的计算过程。
3.脉冲量是其取值总是不断的在0（低电平）和1（高电平）之间交替变化的数字量。
西门子S7-300系列PLC模拟量输出的处理方法有哪些？
1、FC105SCALE功能接受一个整型值（IN），并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限（LO_LIM和HI_LIM）之间的实型值。
将结果写入OUT。
SCALE 功能使用以下等式：OUT = ［（（FLOAT （IN）-K1）/（K2-1））* （HI_LIM-O_LIM）］+ LO_LIM常数K1和K2根据输入值是BIPOLAR还是UNIPOLAR设置。
BIPOLAR：假定输入整型值介于7648与27648之间，因此K1 = -7648.0，K2 = +27648.0UNIPOLAR：假定输入整型值介于0和27648之间，因此K1 = 0.0，K2 = +27648.0如果输入整型值大于K2，输出（OUT）将钳位于HI_LIM，并返回一个错误。
如果输入整型值小于K1，输出将钳位于LO_LIM，并返回一个错误。
通过设置LO_LIM 》HI_LIM可获得反向标定。
使用反向转换时，输出值将随输入值的增加而减小。
FC105参数参数说明数据类型存储区描述EN 输入BOOL I、Q、M、D、L 使能输入端，信号状态为1时激活该功能。
ENO 输出BOOL I、Q、M、D、L 如果该功能的执行无错误，该使能输出端信号状态为1。
IN 输入INT I、Q、M、D、L、P、常数欲转换为以工程单位表示的实型值的输入值。
HI_LIM 输入REAL I、Q、M、D、L、P、常数以工程单位表示的上限值。
LO_LIM 输入REAL I、Q、M、D、L、P、常数以工程单位表示的下限值。
BIPOLAR 输入BOOL I、Q、M、D、L 信号状态为1表示输入值为双极性。
信号状态0表示输入值为单极性。
OUT 输出REAL I、Q、M、D、L、P 转换的结果。
RET_VAL 输出WORD I、Q、M、D、L、P 如果该指令的执行没有错误，将返回值W#16#0000。
对于W#16#0000以外的其它值，参见“错误信息”。
错误信息如果输入整型值大于K2，输出（OUT）将钳位于HI_LIM，并返回一个错误。
PLC对模拟量信号是怎么进行处理的
PLC对模拟量信号是怎么进行处理的模拟量信号是自动化过程控制系统中最基本的过程信号(压力、温度、流量等)输入形式。
系统中的过程信号通过变送器，将这些检测信号转换为统一的电压、电流信号，并将这些信号实时的传送至控制器(PLC)。
PLC通过计算转换，将这些模拟量信号转换为内部的数值信号。
从而实现系统的监控及控制。
从现场的物理信号到PLC内部处理的数值信号，有以下几个步骤：从以上PLC模拟量的信号输入流程可以看到，在自动化过程控制系统中，模拟量信号的输入是非常复杂的。
但是，在现目前的工业现场，对模拟量信号的处理已基本都采用电流信号方式进行传输，相比于电压信号方式，电流信号抗干扰能力更强，传输距离更远，信号稳定。
这里就PLC对模拟量信号的转换过程进行一个简单的分解介绍。
1PLC对模拟量信号的转换西门子S7-200SMART PLC模拟量模块对模拟量信号的转换范围台达DVP系列模拟量模块对模拟量信号的转换范围从以上可以看到：1、模拟量信号接入PLC后，PLC将模拟量信号转换为了整型数据，不是浮点数(如西门子-27,648 到 27,648);2、不同品牌的PLC对模拟量转换范围是有差异的(如西门子-27,648 到 27,648;台达-32,384 到 32,384);3、PLC同一个模块对不同类型的模拟量信号的转换范围是一致的(如西门子对±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模拟量信号的转换范围均为-27,648 到 27,648);故从以上几点我们可以知道，接入PLC的模拟量信号还需要进行再转换处理，才可以得到与实际物理量相匹配的数据;在进行数据转换处理的时候，还应该与使用的PLC模块的处理数据范围相对应。
2PLC数据转换处理过程1、模拟量信号与PLC转换数据之间的转换从以上内容知道，从PLC直接读取到的模拟量信号为整型数据，整型数据无法直观的反馈出实际的物理量大小，故为了能够直观的反馈出现场的过程信号情况，还应该将这些整型数据转换为反馈直观真实的浮点数信号。
西门子PLC模拟量的采集与处理
S7-1200系列PLC的模拟量输入： PLC的CPU模块自身集成了两路模拟量输入点，它的功
能是将输入的标准模拟量电压信号连接到PLC内部的A/D转 换电路，对模拟信号进行数字化转换。
变送器根据类型的不同，有温度、压力、流量等类型 的变送器。它通过温度、压力、流量等传感器输入的物理 量，转换为标准的电压或电流信号输出。
比如我们有一个温度变送器，连接pt100温度传感器，输出为0-10V标 准电压信号，对应的温度为0-200摄氏度。这时我们就需要对模拟量转换 值进行计算，使采集的温度数值与0-200对应。
27648 200CO 138.24 / CO
27648/
27648 200CO
CO
温度变送器接线端子如下图
S7-1200系列PLC CPU模块自身具备模拟量输入输出点数
CPU型号 模拟量输入点 模拟量输出点
14C 2 0
1215C 2 2
1217C 2 2
S7-1200系列PLC CPU模块集成的模拟量输入点的技术参数
在表上我们可以看到，模拟量在输入范围内（0-10V），转换为数字 值为0-27648。上溢输入（11.76-11.852V），对应的数值为27649-32511。 他是一个单极性输入，转换精度为10位，这里的0-27648时模拟量输入的 范围，0-27648这个数值，这个数值需要进行换算，得到与传感器测量相 吻合的数值，以便于多模拟量的控制和显示。
热电阻传感器型变送器
热电偶传感器型变送器
24V电源 输出
模拟量 输入
S7-1200PLC模拟量数据采集及调试
S7-1200PLC模拟量数据采集及调试作为一名自动化工程师，在工控维修或者工控调试中，经常会碰到模拟量信号采集与处理问题。
那什么是模拟量？又该如何采集并处理，结合最近处理一个案例，跟大家分享一下。
模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等信号量。
模拟信号是幅度随时间连续变化的信号，通常电压信号为0~10V，电流信号为4~20mA，可以用PLC的模拟量模块进行数据采集，其经过抽样和量化后可以转换为数字量。
本次分享的是，利用西门子PLC采集压力传感器信号，从安装到调试的全过程。
硬件清单如下：1.西门子PLC一块CPU1214C DC/DC/DC 如下图：2.模拟量输入模块是SM1231 4AIX16 BIT（模拟量4通道）：模拟量输入模块是SM1231 4AIX16 BIT 四线制度压力传感器3.四线制度压力传感器1个，DC24V 4-20MA：压力传感器数据采集，大致需要经过以下5个步骤:（1）压力传感器正确安装，并正常接线：四线压力传感器，24V供电（2线）+2信号线（2线），如下图所示：四线压力传感器接线PLC模块接线传感器插头（2）模拟量通道配置：定义模拟量0通道，IW112采集数据，模拟量配置如下：模拟量0通道配置（3）PLC程序编写：PLC模拟量功能块，西门子博途有现场的功能块，NORM_X和SCALE_X 直接调用就行，如下图，需要注意数据类型.PLC程序（4）现场调试：现场监控PLC程序如调试中，出现了以下情况，压力变送器IW112，采集的数据，超范围太多，需要检查一下压力传感器是否有断线？我这个就是断线，采集的数据不对，如下图：检查线路后，发现有虚接，重新接线后，信号采集正常：如下图：。
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* =0或1
在不同测量范围下模拟量的表达方式
范围
超上限 超上界
额定范围 超下界 超下限
电压 例如：
测量范围 ± 10V
单位
电流 例如：
测量范围 4 .. 20mA
单位
电阻 例如：
测量范围 单位 0...300Ohm
温度 例如 Pt100
测量范围
单位
-200...+850ºC
>= 11.759
11.7589 :
生产过程
物理量
标准的模拟 信号
传感器
• 压力 • 温度 • 流量 • 速度 • pH 值 • 粘性 •等
变送器
± 500mV ± 1V ± 5V ± 10V ± 20mA 4...20mA 等
模拟量模板的用途
模拟量输入模板
MR 模块
ADC
结果 存储器
PIW ... PIW ... ::: PIW ...
- 2430
- 32768
模拟输出量的表达形式
范围 超上限 超上界
额定范围
超下界 超下限
单位
电压
0 to 10V
输出范围： 1 to 5V
± 10V
电流
输出范围： 0 to 20mA 4 to 20mA
± 20mA
>=32767
32511 :
27649
27648 :
0 :
- 6912
- 6913 : : :
- 10.0004 :
- 11.7589
0
0
23.515 :
20.0007
20.000 : 0 0
0
22.81 :
20.005
20.000 :
4.000
3.9995
0
0
0
23.515 :
20.0007
20.000 : 0 : : : : : : :
-20.000
- 20.007 :
- 23.515
0
A
Δ
LO_LIM = 0.0 0
x x+1
IN 27648
双向(M 0.0 = ´1´)
(传感器也提供负电压) OUT
HI_LIM = 500.0
Δ
B
-27648
LO_LIM = 0.0 0
x x+1
槽口号 2
3
4
5
288 304
to
to
302 318
6
7
320
336 352
368
to
to
to
to
334
350 366
382
8
9
10
11
练习:配置模拟量模板 SM331
练习: 用诊断中断的硬件诊断
练习: 被传送的零件的记录和重量显示
模拟器
AI 模板
0 10 V
0...10V PIW 304 0...27648
S7-300模拟量模板的寻址
机架 3
电源 IM
640 656 672
模板 (接收)
to
to
to
654 670 686
688 704
720
736
752
to
to
to
to
toΒιβλιοθήκη 702 718734
750
766
机架 2
电源 IM
512 528
544 560
576
592
608
624
模板 (接收)
to
to
to
to
8 128 80
9 64 40
10 32 20 位的 11 16 10 分辨率 + 符号 12 8 8
13 4 4
14 2 2
15 1 1
* * * * * * * * *0000000 * * * * * * * * * *000000 * * * * * * * * * * *00000 * * * * * * * * * * * *0000 * * * * * * * * * * * * *000 * * * * * * * * * * * * * *00 ***************0 ****************
32767
32511 :
27649
20.000 16.000
: : 4.000
27648 20736
: : 0
3.9995 :
1.1852
<= 1.1845
-1 :
- 4864
- 32768
>=352.778 32767
352.767 :
300.011
32511 :
27649
300.000 225.000
模拟量输出模板
物理量
模拟 执行器
DAC
PQW ... PQW ... ::: PQW ...
CPU
: : : : : : L PIW 304
......................................
T PQW 320 :
量程卡
模拟量模板的参数
双击
SM335 (输入)
模拟输入模板
SM331
SM335 (输出)
模拟输出模板
SM332
模拟量的表达方式和测量值的分辨率
位的序号
单位
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
位值
十进制 16进制. VZ 214 213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
- 27648
- 27649 :
- 32512
<=- 32513
0
11.7589 :
10.0004
10.0000 : 0 0
0
5.8794 :
5.0002
5.0000 :
1.0000 0.9999
0
0
0
11.7589 :
10.0004
10.0000 : 0 : : : : : : :
-10.0000
10.0004
32767
32511 :
27649
10.00 7.50 0 -7.50
-10.00
27648 20736
0 -20736 -27648
- 10.0004 - 27649
:
:
- 11.759 - 32512
<= - 11.76 - 32768
>= 22.815
22.810 :
20.0005
: : 0.000
27648 20736
: : 0
不允许 负值
-1 :
- 4864
- 32768
>= 1000.1
1000.0 :
850.1
850.0 : : :
-200.0
- 200.1 :
- 243.0
<= - 243.1
32767
10000 :
8501
8500 : : :
-2000
- 2001 :
to
to
to
to
526 542
558 574
590
606
622
638
机架 1
电源 IM
384 400
416
432 448
464
480
496
模板 (接收)
to
to
to
to
to
to
to
to
398 414
430
446 462
478
494
510
机架电源
IM
256 272
0 模板 CPU (发送)
to
to
270 286
AI1 AI2
AO1 AO2
-15V...+15V
AI1
AI2
重量0 至 500kg
BCD显示
01 2 3
重量显示 当I 0.6 = ´1´
DO模板
QW 6
0至 500 kg
如果你想知道更多
模拟输入量的规范化
单向 (M 0.0 = ´0´)
(传感器只提供正电压)
OUT
HI_LIM = 500.0