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plc编程温度变送器浅谈PLC专用温度模块对数据的处理方式

发布时间 : 2025-02-24

作者 : 小编

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浅谈PLC专用温度模块对数据的处理方式

在人们的日常生活中，温度是一个避不开的概念，PLC就是为人们的生产活动提供便利而被制造出来的，因此很多PLC都提供了专门的温度模块来方便大家接入热电阻和热电偶信号。像我自己经常遇到的就是PT100，CU50等这样的热电阻型温度传感器，还有一些温度范围更高的热电偶传感器，这些信号可以经过温度变送器直接转换为4-20mA的电流信号，去被PLC采集，也可以使用专门的PLC模块直接接入热电偶或者热电阻信号！4-20mA的标准电流信号，读入PLC中的方法，我在前边的文章中也简单的说了一些，而且很常见，所以本文讨论的是PLC中热电阻和热电偶专用模块数据读入的问题。

上边我说的PT100和CU50，是两种材料的热电阻产品，PT就是铂的化学元素符号，CU就是铜的化学元素符号。PT100就是0度的时候电阻值是100Ω，我自己都经常记混觉得100°的时候电阻值是0Ω，这是错的，热电阻叫热电阻，就是为了更直观，所以PT100这个100就是电阻值。PT100的电阻值和温度之间有一个计算公式，有兴趣的小伙伴可以自己去研究一下。我这里要说的是PT100的电阻值和温度之间不是一个线性关系，0°时电阻100Ω，10°时103.9Ω，20度时107.79欧姆。我前边的文章说模拟量转换的时候PLC侧和传感器侧为了方便快速的计算出来，要求两边都是直线线性的，这里PT100的温度促使电阻值变化，显然是没有办法做成直线线性了，因此才需要温度变送器或者PLC的特殊温度模块来采集这些信号。

下边就来看一下几种PLC中温度模块中温度和数值之间的关系，大家应该能看出一个明显的特点。

首先来看一下三菱PLC中FX2N中的温度模块，温度和数据关系：

FX2N-PT100温度数据

这个图是FX2N的PT温度模块读取PT100热电阻时的数据。从这个图可以看到温度是600°C的时候，这个模块输出给CPU的数值是6000；温度为-100°C时，输出的数值是-1000，也就是说这个模块将PT100热电阻接入后，得到的数据和实际温度之间有一个10倍关系，即温度值的10倍就是PLC读入的数据。

FX2N-TC温度数据

这个图是FX2N的TC温度模块读取两种分度号热电偶时的数据。在此多说一点，在电路图上，热电阻的表示是RTD，热电偶的表示是TC。

从这个图可以看到J分度的热电偶检测到的温度是600°C的时候，这个模块输出给CPU的数值是6000；当K分度的热电偶检测到的温度是1200°C的时候，这个模块输出给CPU的数值是12000。也就是说这个模块将两种分度的热电偶接入后，得到的数据和实际温度之间也有一个10倍关系，即温度值的10倍就是PLC读入的数据。

三菱的是如此，那其他的PLC中又是怎样的呢？

来看一下台达PLC的：

台达30EX2PLC读取热电阻信号

这个图是说30EX2机型的PLC是支持PT100/PT1000/NI100/NI1000的热电阻信号接入的，可以看到温度-180°C-+800°C对应的数值是-1800-+8000，由此可见这里也有一个10倍的关系。

所以说PLC中专用的PT100模块，通常都存在一个10倍的关系，即PLC读到的值直接除以10，就是实际的温度值了，这里也相当于完成了一次工程量和模拟量的转化，这里就直接除以10，不像之前所说的高限低限去套用那个公式来计算，这里的计算简单多了。--注意，我这里是说通常都有一个10倍关系，大家使用的时候要仔细看模块手册，才能确保正确。

下边来看一下西门子PLC中的情况，就知道并不是全部都是10倍关系的。

西门子331模块中对比接线方式对测量值的影响图

这个图片是说4线制标准PT100接入SM331模块中测量值是最好的，我在此是需要它的数据，温度17.0°C，读出的模拟值是16#00AA，这个16#AA就是170，所以西门子中PT100接入的时候也是存在这个10倍关系的。

西门子中选择热电阻下边有几个选项

上边那个图片说的就是标准型的，所以此图提到气候范围，在西门子的资料中应该叫做气候型的传感器。看一下这2个气候型的传感器的数据关系吧：

气候型热电阻铂和镍温度和读值关系

左边这个图可以看做是PT100气候型的关系表，130.00°C的时候读数是13000；右边的图可以看做是NI100气候型的关系表，250.00°C的时候读数是25000。从这个图片可以看出，热电阻传感器被热电阻模块读取的时候，还是存在100倍关系的温度和读值关系的。

上边主要是说了热电阻在转换时候温度和模块读入值之间有10倍关系和100倍关系，使用的时候需要大家特别注意，一定要查询手册，才能保证数据的正确性。另外，多说一句我看到的西门子300的资料中，关于热电偶信号的转换都是10倍关系，当然我说我看到的是10倍关系，不代表全部一定就是。

文章写到此也就结束了，可以得出一个大方向上的概念，就是热电阻和热电偶信号在没有使用温度变送模块转换为标准的4-20mA应用场景的时候，多是采用专用的PLC信号模块，来直接读取热电阻和热电偶的温度值，读入PLC中的数值和实际的温度值之间，不管是热电偶还是热电阻，多数情况都存在一个10倍的关系，特殊情况如西门子气候型就还有100倍的关系，就当做一个小常识分享给大家。但是，还是要切记一切要以硬件手册的表述为准！

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PLC与各种传感器连接方案（含应用图）

在工业现场中，压力、位移、温度、流量、转速等各类模拟量传感器因设计使用的技术方法不同。传感器工作配电的方式主要分为两线制和四线制，其输出的模拟信号也各有差异，而常见的有0-20mA、4-20mA电流信号和0-75mV、0-5V、1-5V电压信号。

要把各类传感器模拟信号成功采集到PLC/DCS/FCS/MCU/FA/PC系统，就要根据传感器与数据采集系统的功能和技术特点进行匹配选型，同时也要考虑到工业现场传感器与PLC等数据采集系统的供电差异及各种EMC干扰的影响，通常把传感器输出的模拟信号隔离、放大、转换后送到PLC等数据采集系统。PLC通过信号线采集传感器的模拟或数字信号，然后进行处理，如果传感器是模拟输出，PLC就要接模拟输入接口，如果传感器是数字信号输出，PLC就要接数字输入接口.

开关量传感器 就是一个无触点的开关，开关量传感器可作为PLC的开关量输入信号。一般用于开关量控制的设备，机床，机器等。模拟量传感器是把不同的物理量(如压力、流量、温度)转换成模拟量(4-20MA的电流或1-5V的电压)。模拟量传感器作为PLC的模拟量输入模块的输入信号。一般用于过程控制。数字传感器是指将传统的模拟式传感器经过加装或改造A/D转换模块，使之输出信号为数字量(或数字编码)的传感器，主要包括：放大器、A/D转换器、微处理器（CPU）、存储器、通讯接口电路等。

常用的模拟量传感器分为两线制和四线制，两线制和四线制都只有两根信号线，它们之间的主要区别在于：两线制的两根信号线既要给传感器或者变送器供电，又要提供电流电压信号；而四线制的两根信号线只提供电流信号。通常提供两线制电流电压信号的传感器或者变送器是无源的；而提供四线制电流信号的传感器或者变送器是有源的。因此，当PLC等数据采集系统的模板输入通道设定为连接四线制传感器时，PLC只从模板通道的端子上采集模拟信号，而当PLC等数据采集系统的模板输入通道设定为连接二线制传感器时，PLC的模拟输入模板的通道上还要向外输出一个直流24V的电源，以驱动两线制传感器工作。

4-20mA和电工标准有关,4-20mA信号制是国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA,联络信号采用1-5VDC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。因为信号起点电流为4mA,为变送器提供了静态工作电流，同时仪表电气零点为4mA，不与机械零点重合，这种活零点有利于识别断电和断线等故障。

根据模拟信号传感器的性能选型搜索

1、两线制电流/电压输出传感器(无供电电源，由负载提供16—24V配电，输出4-20mA/0-5V)。

1.1 两线制无源4-20mA输入型传感器，经电流隔离配电器配电后与PLC连接。如图1所示，称重、测距传感器正端接16—24VDC,负端输出4-20mA电流。