PLC的模拟量控制
模块七PLC模拟量及PID控制课件
模拟量信号特点
连续变化，取值范围广泛，易受干扰影响。
PLC模拟量模块介绍
模拟量输入模块
将模拟量信号转换为数字信号，便于 PLC处理。
模拟量输出模块
将PLC输出的数字信号转换为模拟量 信号，控制外部设备。
模拟量输入电路原理与实践
电路原理
通过电阻、电容等元件对模拟量信号进行滤波、放大等处理 ，以保证信号的稳定性和精度。
要点三
衰减曲线法
先将比例度设置为一个较大值，然后 逐步减小比例度，同时加大积分时间 常数，使系统响应出现衰减振荡；此 时的比例度和积分时间常数即为合适 的PID参数；最后加入微分调节，提 高系统响应速度。
03
PLC实现PID控制策略
PLC内置PID功能介绍与设置
PID算法原理
介绍比例、积分、微分三环节的作用及调节规律， 以及PID控制参数的整定方法。
实时监控数据显示和报警功能实现
实时监控数据显示
通过触摸屏界面实时显示PLC采集到的模拟量数据，如温度、压力 、流量等，方便用户随时掌握设备运行状态。
数据曲线绘制
根据实时数据绘制相应的曲线图，可以更加直观地了解设备运行趋 势和历史数据变化情况。
报警功能实现
设定报警阈值，当实时数据超过或低于阈值时，触摸屏界面上显示 报警信息，并触发声光报警装置，提醒用户及时处理。
PID控制故障
PID调节失效，导致系统失控。原因可能包括参 数设置不当、传感器故障等。
故障排查方法和步骤总结
01
观察故障现象
通过查看PLC指示灯、监控画面等 信息，了解故障的具体表现。
03
制定排查方案
针对可能的原因，制定详细的排 查方案，包括检查电源、通信线
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。
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。
PLC-模拟量控制
功能指令、特殊模块及应用之三
主要内容
任务 任务 相关 任务 知识 目标 分析 知识 实施 链接
任务目标 ① 熟悉A/D特殊功能模块的连
接、操作和调整。 ② 掌握A/D特殊功能模块程序
编写的基本方法。 ③ 掌握PLC功能指令的应用。
任务分析
电热水炉控制要求
当水位低于低位液位 开关时打开进水电磁 阀加水, 高于高位液位 开关时关闭进水电磁 阀停止加水。加热时, 当水位高于低水位时, 打开电源控制开关开 始加热, 当水烧开时, 停止加热并保温。
4~20mA （ 输 入 阻 抗 为
0~10V DC，0~5V DC（输入阻抗200kW），当输入电 250W），当输入电流超过
压超过-0.5V或+15V DC时，此单位可能损坏
-2mA 或 +60mA 时 ， 此 单
元可能损坏
2.5mV（10V/4000） 1.25mV（5V/4000）
Hale Waihona Puke 4mA{（20-4）/4000}
调节。偏置值和增益值的调节是对实际的模拟输入 设定一个数字值, 这是由FX2N-2AD的容量调节器来 调节的。如图4-57所示为FX2N-2AD容量调节器示 意图, 使用电压发生器和电流发生器来完成。也可 以用FX2N-4DA和FX2N-2DA代替电压和电流发生 器来调节。
（1）增益调整
（2）偏置值调整
在装用时，对于0~10V DC的模拟电压输出，此单元的数字
范 围 是 0~4000 ， 当 使 用 FX2N~2DA 并 通 过 电 流 输 入 或 通 过 0~5VDC输出时，就有必要通过偏置和增益量进行再调节
0~10V DC，0~5V DC（输入阻抗 4~20mA（输入阻抗为
第5讲PLC的模拟量控制
模拟输出范围
0~10VDC
0~5VDC
4~20mADC
仪表显示值
0.040V
0.020V
4.064mA
注：顺时针旋转电位器为数字值增加，从最小值到最大值需要转18圈。 （2）增益校准 1） 输入校准程序（图5.13所示）
图5.13 输入校准程序
2）校准过程 ①运行前面程序，确保X0为ON状态； ②调节D/A GAIN电位器，直到仪表显示到相应的增益电压/电流为止，如表5.8所 示。
【实例19】有一个压力传感器，感应压力范围是0-5MPa，输出电压是0-5V。利用 这个传感器去测量某管道中的油压，当测到的压力<3.5MPa时，PLC的Y10灯亮， 表示压力低；当测到的压力为3.5-4.2MPa的范围内时，Y11灯亮，表示压力正常； 当测到的压力>4.2MPa时，Y12灯亮，表示压力过高。请写出PLC的控制程序。 （1）系统分析 在该系统中，传感器输出的模拟量通过FX0N-3A转换为数字量放在PLC中，然后通 过区间比较指令进行比较判断，控制PLC的输出，假设FX0N-3A接在PLC的0号位置。 （2）根据数值比例进行画图（图5.18所示）
模拟输入范围 偏置校准值
0~10VDC 0.040V
0~5VDC 0.020V
4~20mADC 4.064mA
②运行前面程序，确保X0为ON状态； ③调节A/D OFFSET电位器，直到数字值1读入D0为止。 注：顺时针旋转电位器为数字值增加，从最小值到最大值需要转18圈。
（2）增益校准 校准过程如下： ①选择对应的接线方法，使输入的增益电压/电流符合表5.6。
图5.7 A/D输入程序
程序解释如下：
（1）X1↓，(H00)写入BFM#17，选择输入通道 1 且复位A/D 转换； （2）(H02)写入BFM#17，保持输入通道1 的选 择且启动A/D 转换； （3）读取BFM#0，输入通道1 当前A/D 转换对 应值存储于主机单元(D01)中； （4）X2↓， (H01)写入BFM#17，选择输入通道 2 且复位A/D 转换； （5）(H03)写入BFM#17，保持输入通道2 的选 择且启动A/D 转换； （6）读取BFM#0，输入通道2 当前A/D 转换对 应值存储于主机单元(D02)中。
PLC编程的三大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解
PLC编程的3大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解1、 开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF（开关量只有两种状态0/1，包括开入量和开出量，反映的是状态）。
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。
开关量控制的目的是，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。
而顺序控制又分为手动、半自动或自动。
而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。
2、 模拟量是指一些连续变化的物理量（数字量是不连续的。
反映的是电量测量数值），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。
plc同步控制用法
plc同步控制用法
PLC（可编程逻辑控制器）在同步控制中可以通过多种方式来实现多个伺服电机的同步运行。
以下是具体的方式：
1. 通过模拟量控制：一般采用0～10V信号控制，几套伺服就配几个输出，脉冲控制。
你可以选用晶体管输出的PLC，通过发不同的脉冲数来控制伺服系统的速度。
2. 采用通讯的方式：如RS485、MODBUS、现场总线等。
简单的多个伺服电机转速的同步，完全可以PLC不同输出口发同一个速度出去，这个不是
跟随，伺服驱动有脉冲输出功能，可以用这个控制下一台伺服的速度。
3. 最简单的用第一个伺服驱动的输出控制第二个伺服驱动器：就可以实现同步运动了，只要要求不是太高这种方法完全可行。
4. 在一台电机上安装编码器：通过编码器的反馈去控制另一台电机，来达到同步。
此外，还可以通过PLC的简单运动模块的手动脉冲器/INC同步编码器输入、将三菱伺服放大器的串行ABS同步编码器及ABS/INC标度作为同步编码器轴使用、将三菱PLC模块的输入模块上连接的格雷码的编码器作为同步编
码器轴进行控制等。
以上方式仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。
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，该数值由模块中的DAC（数模转换器）变换为标准的
202模0/1/拟18 信号。
4
5.1.2 FROM与TO指令
模拟量扩展模块都是特殊功能模块，可用特殊功能模块读指令FROM（FNC78 ）和特殊功能模块写指令TO（FNC79）进行编程。 1.FROM指令 FROM指令用于从特殊单元缓冲存储器（BFM）中读入数据。格式：
拟输出通道的可接受范围为DC 0~10V、DC 0~5V 或
DC 4~20mA。
模拟量输入与输出接线如图5.3、图5.4所示。需要注意
的是两路输入通道均为同一特性，不可以混合使用电压
输入和电流输入。当使用电流输入时，应确保[VIN*]端
子和[IIN*]端子短路连接（电压输入时不可短接）；当
电压输入或输出存在波动或大量噪声时，应在相应处连
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3
图5.1 模拟量模块的作用
图5.1中，测量传感器利用线性膨胀、角度扭转或电
导率变化等原理来测量物理量的变化；测量变送器将传
感器检测到的变化量转换为标准的模拟信号，如: ±
10V, ±Βιβλιοθήκη 20mA, 4...20mA，这些标准的模拟信号将接到
模拟输入模块上。
由于PLC的CPU只能处理数字量信号，因此模拟输
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图5.6 模拟量输出与对应的数值
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4、模拟量输出规格 FX0N-3A的模拟量输出规格如表5.2所示。
表5.2 FX0N-3A的模拟量输出规格
FX0N-3A的输出特性即模拟量输出与对应的数值如图5.6所示。根据图可以得出： 输出数字值转换模拟电压值: 255×10÷250=10.2 输出数字值转换模拟电流值: 255×(20–4)÷250+4=20.32
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图5.6 模拟量输出与对应的数值
5.2.2 程序设计
1、模块的编号 FX0N-3A 可以连接到FX1N、FX2N、FX1NC 或FX2NC 系列的PLC所有的 数据传输和参数设置均通过PLC 程序进行控制与调整。
对基本单元给予被连接的特殊模块选择，模块号码由靠近基本单元开始，以 NO.0→NO.1→NO.2……NO.7 的顺序继续下去。模块号码是为指定程序命 令对哪一个模块起作用而使用的。
1、概述 FX0N-3A 是三菱公司的模拟量输入和输出模块（图5.2所示），它提供8 位分辨 率精度和提供2 路模拟量输入(DC 0 至10V或AC 4 至20mA)通道和1 路模拟量输 出通道（DC 0 至10V 或DC 0 至5V）。A/D 转换时间100 μ S ，D/A 处理速度 是T O 指令处理时间的3倍。正因为FX0N-3A 模块有较好的性价比，因此广泛 应用于各种设备当中。
2、BFM的分配含义 缓冲存储器(BFM)分配如表5.3所示，其中表格留空部分为缓冲存储器存储保 留区域。BFM #0表示输入通道1 (CH1) 与输入通道2 (CH2) 转换数据以二进 制形式交替存储。BFM #17的含义如表5.4所示，具体含义为： b0=0 选择输入通道1； b0=1 选择输入通道2； b1=0→1 启动A/D 转换； b1=1→0 复位A/D 转换； b2=0→1 启动D/A 转换； b2=1→0 复位D/A 转换。 因此，模拟量连续输入输出条件：0→1→0。
第5讲 PLC的模拟量控制
主编：李方园
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1
目录CONTENTS
1
模拟量入门知识
2 FX0N-3A模拟量模块
3 FX2N-2AD与FX2N-2DA模拟量模块
4
FX2N-4AD模拟量输入模块
5
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FX2N-4DA模拟量输出模块
2
5.1.1 PLC处理模拟量的过程
在生产过程中，存在大量的物理量，如压力、温度、速度、旋转速度、pH 值、粘 度等。为了实现自动控制，这些模拟信号都需要被PLC来处理。图5.1所示为PLC 处理模拟量的过程。
入模块中的ADC（模数转换器）就是用来实现转换功能
。模数转换是顺序执行的，也就是说每个模拟通道上的
输入信号是轮流被转换的。模数转换（通过指令
“FROM”）的结果存在结果存储器中，并一直保持到被
一个新的转换值所覆盖。
如果要进行模拟量输出，也可以使用 “TO”指令向模
拟输出模块中写模拟量的数值（由用户程序计算所得）
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图5.2 FX0N-3A的外观与接线端子
7
2、模拟量输入与输出接线
FX0N-3A 包含两路输入通道和一路输出通道。输入通
道将外部输入的模拟信号转换成内部的数字信号（A/D
转换），输出通道将内部的数字信号转换成外部的模拟
信号（D/A 转换）。 根据接线不同，可以选择电压信号
或电流信号的模拟输入或模拟输出，模拟输入通道或模
输入模拟电压转换数字值: 255×10÷10.2=250 输入模拟电流转换数字值: 255×(20–4)÷(20.32–4)=250
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图5.5模拟量输入与对应的数值
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4、模拟量输出规格 FX0N-3A的模拟量输出规格如表5.2所示。
FX0N-3A的输出特性即模拟量输出与对应的数值如图5.6所示。根 据图可以得出： 输出数字值转换模拟电压值: 255×10÷250=10.2 输出数字值转换模拟电流值: 255×(20–4)÷250+4=20.32
接0.1~0.47uF 25V DC的电容。
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图5.3 输入接线
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图5.4输出接线
3、模拟量输入规格 表5.1所示为FX0N-3A的模拟量输入规格。
表5.1 FX0N-3A的模拟量输入规格
FX0N-3A的输入特性即模拟量输入与对应的数值如图5.5 所示。根据图可以得出：
含义：将编号为m1的特殊单元模块内，从缓冲存储器（BFM）号为m2开始 的n个数据读入基本单元，并存放在从[D.]开始的n个数据寄存器中。
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2. TO指令 TO指令用于向特殊单元缓冲存储器（BFM）中写入数据。格式：
说明：
⑴ m1：特殊功能模块的模块号码。
模块号从基本单元最近的开始按No.0→No.1→No.2┅ ┅顺
序连接。
模块号用于以FROM/TO指令指定哪个模块工作。
⑵ m2：缓冲存储器（BFM）号码。
特殊功能模块中内藏了32点16位RAM存储器，即缓冲存储
器。缓冲存储器号为#0～#32766，其内容根据各模块的控
制目的而设定。
2020/1⑶/18n：待传送数据的字数。
6
5.2.1 FX0N-3A的技术规格与接线