可编程序控制器原理及应用第08章课件.ppt
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- 程序 控制器 原理 应用 08 课件
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1、本章的主要内容本章的主要内容 8.1 8.1 模拟量输入模拟量输入/输出概述输出概述 8.2 S7-200 PLC8.2 S7-200 PLC的模拟量控制指令及编程的模拟量控制指令及编程8.3 S7-300 PLC8.3 S7-300 PLC的模拟量控制指令及编程的模拟量控制指令及编程 1 2022-7-268.1.1PLC模拟量控制的原理模拟量控制的原理 在自动化生产现场,存在着大量的模拟量,如压力、在自动化生产现场,存在着大量的模拟量,如压力、温度、流量、转速和浓度等,这些物理量是连续变化温度、流量、转速和浓度等,这些物理量是连续变化的数值,而的数值,而PLC作为数字控制器不能直接处理物理
2、量。作为数字控制器不能直接处理物理量。因此,必须对这些物理量进行处理,将其转化为标准因此,必须对这些物理量进行处理,将其转化为标准的电流或电压信号,并将它们转化成的电流或电压信号,并将它们转化成PLC的的CPU能够能够处理的数据,这就是模处理的数据,这就是模/数(数(A/D)转换。)转换。另外,很多执行器需要接收模拟量作为执行器的输另外,很多执行器需要接收模拟量作为执行器的输入信号,所以,入信号,所以,PLC处理过的数据有时还需要进行数处理过的数据有时还需要进行数/模(模(D/A)转换,用模拟信号(如电压、电流)来驱)转换,用模拟信号(如电压、电流)来驱动执行器动作,从而达到控制物理量的目的。
3、动执行器动作,从而达到控制物理量的目的。2 2022-7-268.1.1PLC模拟量控制的原理模拟量控制的原理 PLC对模拟量的处理,是通过模拟量模块或模对模拟量的处理,是通过模拟量模块或模拟量接口完成。拟量接口完成。PLC对模拟量的处理不需要考虑电路对模拟量的处理不需要考虑电路的设计等底层问题,而是对装置的正确使用。模拟量的设计等底层问题,而是对装置的正确使用。模拟量模块实现了标准的电信号(模块实现了标准的电信号(010V或或020mA等)等)与与PLC中的整数的映射。这种映射关系在经过组态和中的整数的映射。这种映射关系在经过组态和设置后就会一直存在。这是一种线性映射,是由模拟设置后就会一直
4、存在。这是一种线性映射,是由模拟量模块的制造者来保证的。量模块的制造者来保证的。3 2022-7-268.1.1PLC模拟量控制的原理模拟量控制的原理 例如,一路模拟量输入信号,范围为例如,一路模拟量输入信号,范围为010V,用户,用户经设置后将它与数字量的经设置后将它与数字量的027 648相映射,若需要知道相映射,若需要知道当前的模拟量的大小,用户直接读当前的模拟量的大小,用户直接读PLC的特定存储器空间的特定存储器空间(S7-200为为AIW,而,而S7-300/400为为PIW),若读的数据),若读的数据是是13 824(27 648的一半),则表示电压为的一半),则表示电压为5V(1
5、0V的一的一半)。半)。A/D转换无须用户去干预。转换无须用户去干预。再如,一路模拟量输出信号需要控制,范围为再如,一路模拟量输出信号需要控制,范围为010V,用户经设置后将它与数字量的,用户经设置后将它与数字量的027 648相映射。相映射。用户直接将数据写到用户直接将数据写到PLC的特定存储器空间(的特定存储器空间(S7-200为为AQW,而,而S7-300/400为为PQW),若写的数据是),若写的数据是13 824(27 648的一半),则表示输出的电压为的一半),则表示输出的电压为5V(10V的一的一半)。半)。D/A转换也无须用户去干预。转换也无须用户去干预。4 2022-7-26
6、8.1.1PLC模拟量控制的原理模拟量控制的原理图8-1模拟量与数字量的对应关系5 2022-7-268.1.2西门子模拟量控制概述西门子模拟量控制概述 西门子西门子 S7-200系列的模拟量模块主要有系列的模拟量模块主要有EM231模拟量输入模块、模拟量输入模块、EM232模拟量输出模块、模拟量输出模块、EM235模拟量混合模块、模拟量混合模块、EM231热电偶模块和热电偶模块和EM231热电阻模块。可以根据实际情况来选择合适的热电阻模块。可以根据实际情况来选择合适的转换模块。转换模块。S7-200 PLC的模拟量模块可以处理各种标准的模拟量模块可以处理各种标准模拟量信号,当信号不同时通过模
7、块上的设置开关进模拟量信号,当信号不同时通过模块上的设置开关进行设置。对应的数字量的数据范围也可以由用户自己行设置。对应的数字量的数据范围也可以由用户自己设定。设定。6 2022-7-268.1.2西门子模拟量控制概述西门子模拟量控制概述 西门子西门子S7-300系列的模拟量模块主要有系列的模拟量模块主要有SM331、SM332和和SM334。其中,。其中,SM331是仅具有模拟量输入通道是仅具有模拟量输入通道的模块,该模块可以连接电压的模块,该模块可以连接电压/电流传感器、热电偶、热电电流传感器、热电偶、热电阻和电阻式温度计。阻和电阻式温度计。SM332仅带有模拟量输出通道,可以仅带有模拟量
8、输出通道,可以与执行器直接相连。而与执行器直接相连。而SM334既有模拟量输入通道,又有既有模拟量输入通道,又有模拟量输出通道,该模块使用起来比较简单。模拟量输出通道,该模块使用起来比较简单。S7-300 PLC的模拟量模块也可以处理各种标准模拟的模拟量模块也可以处理各种标准模拟量信号,当信号不同时,通过硬件组态进行设置。对应的数量信号,当信号不同时,通过硬件组态进行设置。对应的数字量的数据范围只能是字量的数据范围只能是027 648(单极性)或(单极性)或-27 64827 648(双极性),(双极性),“27 648”只是一个稍小于只是一个稍小于32 767的数据,的数据,西门子已经确定使
9、用它作为最大的数字量,这是已经规定好西门子已经确定使用它作为最大的数字量,这是已经规定好的。的。7 2022-7-26本章的主要内容本章的主要内容 8.1 8.1 模拟量输入模拟量输入/输出概述输出概述 8.2 S7-200 PLC8.2 S7-200 PLC的模拟量控制指令及编程的模拟量控制指令及编程8.3 S7-300 PLC8.3 S7-300 PLC的模拟量控制指令及编程的模拟量控制指令及编程 8 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介 根据不同的输入信号,根据不同的输入信号,EM231、EM232和和EM235模拟量模块可以细分成电压电流型、热电偶型和热电模拟量模块可以细分成
10、电压电流型、热电偶型和热电阻型,这些可以从其订货号上加以区分。模拟量模块阻型,这些可以从其订货号上加以区分。模拟量模块的订货号如表的订货号如表8-1所示。所示。表表8-1 模拟量模块的订货号模拟量模块的订货号9 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介1.EM231和和EM235模拟量输入模块模拟量输入模块图8-2 EM231和EM235模拟量输入模块的外形图10 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介 从图从图8-2中可以看出,模块的上面部分是输入接线中可以看出,模块的上面部分是输入接线端子,下面部分有输出接线端子、增益旋钮和配置开端子,下面部分有输出接线端子、增益旋钮和配置开
11、关。模块的面板右边还标注了该模块的型号、通道数、关。模块的面板右边还标注了该模块的型号、通道数、分辨率以及订货号分辨率以及订货号 等。等。EM231和和EM235模拟量输入模块的一些重要参数模拟量输入模块的一些重要参数和说明如表和说明如表8-2所示,其中包括用户在选型时最关心所示,其中包括用户在选型时最关心的量程、输入的量程、输入/输出电压范围和输出电压范围和A/D转换时间等参数。转换时间等参数。11 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介常常 规规6ES7 231-0HC22-0XA06ES7 235-0KD22-0XA0双极性,满量双极性,满量单极性,满量程单极性,满量程-32 0
12、00+32 000032 000-32 000+32 000032 000DC输入阻抗输入阻抗10M 电压输入电压输入250 电流输入电流输入10M 电压输入电压输入250 电流输入电流输入输入滤波衰减输入滤波衰减-3dB,3.1kHz-3dB,3.1kHz最大输入电压最大输入电压DC30VDC30V最大输入电流最大输入电流32mA32mA精度精度双极性双极性单极性单极性11位,加位,加1符号位符号位12位位隔离(现场与逻辑)隔离(现场与逻辑)无无无无输入类型输入类型差分差分差分差分输入范围输入范围电压电压电流电流可选择的,对于可用的范围,见表可选择的,对于可用的范围,见表8-8020mA可选
13、择的,对于可用的范围,见表可选择的,对于可用的范围,见表8-9020mA输入分辨率输入分辨率见表见表8-8见表见表8-9表表8-2 模拟量输入扩展模块的重要参数及说明模拟量输入扩展模块的重要参数及说明12 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介2.EM232和和EM235模拟量输出模块模拟量输出模块 表表8-3 模拟量输入扩展模块的重要参数及说明模拟量输入扩展模块的重要参数及说明常常 规规6ES7 232-0HB22-0XA06ES7 235-0KD22-0XA0隔离(现场与隔离(现场与逻辑)逻辑)无无无无信号范围信号范围电压输出电压输出电流输出电流输出10V020mA10V020mA
14、分辨率,满分辨率,满量程量程电压电压电流电流12位,加符号位位,加符号位11位位11位,加符号位位,加符号位11位位数据字格式数据字格式电压电压电流电流-32 000+32 000032 000-32 000+32 000032 000精度精度最差情况,最差情况,050电压输出电压输出电流输出电流输出典型,典型,25电压输出电压输出电流输出电流输出2%满量程满量程2%满量程满量程0.5%满量程满量程0.5%满量程满量程2%满量程满量程2%满量程满量程0.5%满量程满量程0.5%满量程满量程13 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介3 EM231热电偶和热电阻(热电偶和热电阻(RTD)
15、模块)模块 EM231热电偶模块为热电偶模块为S7-200系列产品提供了系列产品提供了7种连种连接和使用方便且带隔离的接口,接口类型有接和使用方便且带隔离的接口,接口类型有J、K、E、N、S、T和和R。它可以使。它可以使S7-200能连接低电平模拟信能连接低电平模拟信号,测量范围为号,测量范围为80mV。所有连接到该模块的热电。所有连接到该模块的热电偶都必须是同一类型的。偶都必须是同一类型的。EM231热电阻模块为热电阻模块为S7-200连接各种型号的热电连接各种型号的热电阻提供了方便的接口,它允许阻提供了方便的接口,它允许S7-200测量不同的电阻测量不同的电阻范围,连接到模块的热电阻必须是
16、相同的类型。范围,连接到模块的热电阻必须是相同的类型。14 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介输入类型输入类型悬浮型热电偶悬浮型热电偶模块参考接地的热电阻模块参考接地的热电阻输入范围输入范围TC类型(选择一种)类型(选择一种)、T、R、E、N、K、J电压范围为电压范围为80mV热电阻类型(选择一种)热电阻类型(选择一种)铂(铂(Pt)铜()铜(Cu)镍()镍(Ni)或电阻)或电阻对于可用的对于可用的RTD类型,见类型,见表表A-30输入分辨率输入分辨率温度温度电压电压电阻电阻0.1/0.1 15位加符号位位加符号位0.1/0.1 15位加符号位位加符号位数据字格式数据字格式电压为电
17、压为-27 648+27 648电阻为电阻为0+27 468表表8-4中所列出的技术规范为选型提供了依据。根据该表,在选中所列出的技术规范为选型提供了依据。根据该表,在选型时应该注意使用时的隔离事项、输入类型、分辨率、导线长型时应该注意使用时的隔离事项、输入类型、分辨率、导线长度的设定、数据格式、冷端补偿等。只有严格地遵守这些规范,度的设定、数据格式、冷端补偿等。只有严格地遵守这些规范,才能在使用中尽量排除干扰所造成的不必要的麻烦,加快设计才能在使用中尽量排除干扰所造成的不必要的麻烦,加快设计周期。周期。表表8-4 EM231热电偶和热电阻(热电偶和热电阻(RTD)模块的技术规范)模块的技术规
18、范 15 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介图8-3 EM231热电偶模块的接线图16 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介 为了达到最大的精度和重复性,西门子公司建议,为了达到最大的精度和重复性,西门子公司建议,S7-200 RTD和热电偶模块要安装在环境温度稳定的地和热电偶模块要安装在环境温度稳定的地方。方。对没有使用的热电偶输入,则短接未使用的通道,对没有使用的热电偶输入,则短接未使用的通道,或者将其并联到其他通道上,这样可以有效地抑制噪或者将其并联到其他通道上,这样可以有效地抑制噪声。声。在使用热电偶模块前,必须了解并能够正确地配在使用热电偶模块前,必须了解并能够
19、正确地配置位于模块底部的置位于模块底部的DIP开关。通过一定设置可以选择开关。通过一定设置可以选择热电偶模块的类型、断线检测、温度范围和冷端补偿。热电偶模块的类型、断线检测、温度范围和冷端补偿。要使要使DIP开关设置起作用,需要循环地给开关设置起作用,需要循环地给PLC或用户或用户的的24V电源上电。电源上电。17 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介开关开关1、2、3和和4热电偶类型热电偶类型设置设置描描 述述J(默认)(默认)000开关开关13为模块上的所有通道选择为模块上的所有通道选择热电偶类型(或热电偶类型(或mV操作)。例如,操作)。例如,选选E类型,热电偶开关类型,热电偶
20、开关SW1=0,SW2=1,SW3=1K001T010E011R100S101N110+/-80mV111开关开关5断线检测方向断线检测方向设置设置描描 述述正向标定正向标定(+3276.7)00指示正向断线检测指示正向断线检测1指示负向断线检测指示负向断线检测表表8-5 EM231热电偶模块热电偶模块DIP开关的设置开关的设置 18 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介表表8-5 EM231热电偶模块热电偶模块DIP开关的设置开关的设置 开关6断线检测使能设置描 述使能0通过加上25A电流到输入端进行断线检测,断线检测使能开关可以使能或禁止检测电流,断线检测始终在进行,即使关闭了检
21、测电流,如果输入信号超过200mV,则EM231热电偶模块开始断线检测,如检测到断线,测量读数被设定成由断线检测所选定的值禁止1开关7温度单位设置描 述摄氏度()0EM231热电偶模块能够报告摄氏温度和华氏温度,摄氏温度和华氏温度的转化在内部进行华氏度()1开关8冷端补偿设置描 述冷端补偿使能0使用热电偶必须进行冷端补偿,如果没有进行冷端补偿,模块的转换则会出现错误,以为热电偶导线连接到模块连接器时会产生电压,但选择80mV的范围时,冷端补偿会自动禁止19 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介表表8-6 EM231 RTD类型选择类型选择(1)RTD类型类型SW1SW2SW3SW4S
22、W5RTD类型类型SW1SW2SW3SW4SW5100 Pt0.00385000000100 Pt0.00390210000200 Pt0.00385000001200 Pt0.00390210001500 Pt0.00385000010500 Pt0.003902100101000 Pt0.003850000111000 Pt0.00390210011100 Pt0.00392000100SPARE10100200 Pt0.00392000101100 Ni0.0067210101500 Pt0.00392000110120 Ni0.00672101101000 Pt0.0039200011
23、11000 Ni0.0067210111100 Pt0.0038505501000100 Ni0.0061781100020 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介表表8-6 EM231 RTD类型选择(类型选择(2)RTD类型类型SW1SW2SW3SW4SW5RTD类型类型SW1SW2SW3SW4SW5200 Pt0.0038505501001120 Ni0.00617811001500 Pt0.00385055010101000 Ni0.006178110101000 Pt0.003850550101110000 Pt0.00385011011100 Pt0.00391601100
24、10 Cu0.00427011100200 Pt0.00391601101150 FS电阻电阻11101500 Pt0.00391601110300 FS电阻电阻111011000 Pt0.00391601111600 FS电阻电阻1111121 2022-7-268.2.1 模块简介模块简介开关开关6断线检测断线检测/超出超出范围范围设置设置描描 述述正向标定正向标定(+3276.7)0指示断线超出范围的正极指示断线超出范围的正极负向标定负向标定(-3276.8)1指示断线或超出范围的负极指示断线或超出范围的负极开关开关7温度单位温度单位设置设置描描 述述摄氏度(摄氏度()0RTD模块可报告
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