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对模拟量信号的处理

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。

PLC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。

PLC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。这里以台达PLC模拟量输入模块的数据处理过程为例说明。

以上为台达PLC电流输入信号与读取信号的对应关系

通过以上对应关系图，可以知道对于一个任意的电流输入信号（X），与读取到的数值信号（Y），有如下的对应关系：

将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式，如下：

由以上公式，可以将PLC读取到的整数数据，转换为PLC接收到的模拟量电流信号值。

2、实际物理值与模拟量数据之间的转换

实际物理值与模拟量数据之间的转换方式通上面的转换方式相同。如下为某压力变送器的压力与模拟量信号范围（0.1-10bar，4-20mA），同样的，压力与电流之间有如下的转换关系公式：

将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式，如下：

由以上公式，可以直接将模拟量电流信号转换为压力值数据。

3、实际物理值与PLC内部数据直接的转换

将PLC读取到的数据转换为实际的物理值，通过以上两步转换就可以得到。在处理时跳过输入信号值大小的转换，可以得到如下关系：

将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式，如下：

通过此公式，就可以直接通过PLC读取到的数据转换为实际的物理量值。

以上即为PLC对模拟量信号的处理过程及方法。

（转载请注明来源函控自动化工程师头条号）

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