PLC编程-模拟量输入处理

自动化项目开发过程中，对模拟量的处理是经常遇到的应用场景。如温度测量、压力测量、液位测量、流量测量等，均为模拟量信号传输。在这些信号形式上，又区分为电流信号和电压信号；在信号的范围上，又有-5V~+5V、0V~5V、-10V~10V、0V~10V、0mA~20mA、4mA~20mA等。然在PLC上又是如何处理这些不同类型的信号的？下面就给大家分享在PLC中是如何处理这些模拟量信号的。

压力变送器-模拟输出

PLC与模拟量变送器的接线如下图所示：

台达PLC的模拟量模块接线图

在以上图片中，可以看到PLC的一个通道既可以接收电压输入信号亦可以接收电流输入信号（绝大部分的PLC均是这样）。在进行接线设计的时候，依照变送器的信号，选择对应的接线方式。其中特别注意，信号的正负方向一定不可反接。

PLC如何将模拟量信号转换为程序可以处理的数值？

PLC信号数字转换范围

以上为台达PLC的模拟量输入模块部分技术参数。以4mA~20mA为例，通过以上表格可以看到，输入电流4mA~20mA对应与数字转换的范围为0-32000.即当电流为4mA时，对应与数字0；电流为20mA时，对应与数字32000.有如下所示对应曲线：

电流信号与PLC数字间的对应关系

从以上关系，可以看到，当输入电流为12mA时，PLC内部的数字信号值为16000.由以上，可以总结出，输入电流信号与PLC读取数字信号之间的转换关系如下：

其中,Gain定义：当数字输出值为16000时的电流值。

Offset定义：当数字输出值为0时的电流值。

PLC电流信号与数字信号的转换关系

在进行模拟量信号处理的过程中，按照以上处理方式进行数字转换对应，即可将变送器的模拟量信号转换为PLC程序可以处理的数字信号。

以下为不同类型电压、电流信号与输入数字之间的对应关系：

±10V、±5V信号与PLC输入数字间的对应关系

±20mA、0-20mA信号与PLC输入数字间的对应关系

PLC是如何读取模拟量？三分钟带你搞懂

PLC读取模拟量信号必须要有模拟量输入模块，即常说的AI模块。一般常用的模拟量比如压力，温度，湿度，流量等都需要变送器转化为电流信号，或者电压信号，电流信号常用的4-20mA，或者电压信号1-5V，当然还有其他类型。

当这些模拟量信号被接入AI模块后，AI模块经过AD转化器将模拟量信号转化为数字量，即在西门子PLC系统中SM331中，0-27648，不同PLC转化后的数字不同。

上图所示为SM331模块，通过背部四个量程选择模块，可以自由选择不同的信号类型。

上图对应的是模拟量模块的内部接线图，及描述信息，用户可以根据此图进行各种变送器的接线。

完成模块选型及外部接线后，就是进行PLC编程，将AI模块采集到的数据，转化为工程值，即压力，温度，流量等值。

在使用西门子STEP7软件进行编程时，一般使用功能块 FC105，即模拟量信号标准化程序，它的具体算法如下：

OUT = [((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) ∗ (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIM

参数 BIPOLAR=1,则参数 IN 的值为双极性，取值范围介于 -27648 和 27648 之间。常数“K1”的值为“-27648.0”，“K2”的值为“+27648.0”。

参数 BIPOLAR=0,则参数 IN 的值为单极性，取值范围介于 0 和 27648 之间。常数“K1”的值为“0.0”，“K2”的值为“+27648.0”。

其他参数的含义可以参考上图。

如上图为编程后的AI信号标准化程序，对于参数 IN 为PIW值，HI_LIM和LO_LIM为量程上下限，OUT为实际工程值。

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