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。

图1 两线制4-20mA隔离配电器典型应用图

1.2 两线制无源电压信号输入型传感器，经电压配电器配电后与PLC连接。如图2、图3所示，位移、电子尺传感器正端、负端接16—24VDC电压。

图2 非隔离两线无源电压配电器

图3 隔离型电压配电器

如图4、图5所示，应力片、称重电桥传感器正端、负端接16—24VDC电压。

图4 隔离型电压信号转换放大

图5 隔离型电桥电压配电器

1.3 两线制传感器输出4-20mA电流环路经隔离器隔离后与PLC连接。如图6所示，压力、流量传感器正端接9—32VDC,负端输出4-20mA电流。

图6 两线制4-20mA电流环路隔离器典型应用图

1.4 两线制传感器输出4-20mA电流经隔离调理匹配（解决输入输出间冲突）后与PLC连接。如图7所示，温度、转速传感器正端接12—24VDC,负端输出4-20mA电流。

图7 两线制4-20mA信号与PLC匹配隔离调理典型应用图

2、四线制电流/电压(输入/输出)型传感器(有自己的供电电源24VDC，输入/输出:4-20mA或0-5V)。

2.1 四线制电流输出型传感器经模拟信号隔离放大后与PLC连接。如图8所示，温度、湿度传感器正端接24VDC,负端输出4-20mA电流。

图8 四线制传感器信号I/I隔离放大后与PLC连接典型应用图

如图9所示，压力、转速传感器正端接24VDC,负端输出4-20mA电流。

图9 四线制传感器信号I/V转换后与PLC连接典型应用图

2.2 四线制电压输出型传感器经模拟信号隔离放大后与PLC连接。如图10所示，压力、转速传感器正、负端接24V电源,输出端输出0-5V电压。

图10 四线制传感器信号V/I转换后与PLC连接典型应用图

如图11所示，液位、流量传感器正、负端接24V电源,输出端输出0-5V电压。

图11 四线制传感器信号V/V隔离后与PLC连接典型应用图

来源：plcfans

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如果西门子S7-200 PLC突然断电了，数据怎么办？

西门子S7-200 PLC在没有存储卡，并且长时间断电的情况下，里面的程序能存储多久？这个问题也有不少学员问过了，所以在这里总结性的说一下。

首先，让我们了解一下S7-200内部存储器的大概工作情况。PLC内部存储器分为RAM存储器和EEPROM永久存储器两种。我们都知道RAM存储器的数据必须靠供电维持，当存储芯片供电中断时，其中所存数据也不复存在。RAM存储器主要用作PLC程序运行时程序、组态参数、程序数据的实时存取空间。EEPROM存储器为带电可擦写存储器，其数据写入后可在完全断电情况下长期保存。

PLC在每次程序下载时，将下载的程序块、数据块（可选）、CPU 配置（可选）载入RAM存储区，同时CPU自动将其拷贝到EEPROM存储器中，以实现永久保存。在PLC的使用过程中，每次上电时PLC会从EEPROM存储区向RAM存储区中恢复程序和CPU配置，同时检查RAM存储器中的断电数据保持区域是否成功保存。

如果保存成功，则保持区域将保持不变，RAM存储器的V存储区中的未保持区域，将从相应的EEPROM中的V存储永久区域处恢复过来。如果RAM存贮器的内容没有保持下来，CPU会清除 RAM存贮器并置保持数据丢失存贮器位（SM0.2）为1，并将存于EEPROM存储器永久区域中的数据复制RAM存储器中。

1、正常情况之下，下载到S7-200PLC里的程序是永不丢失的，因为程序块（数据块、系统块）是直接下载到EEPROM中的，而RAM中的数据为PLC的运行数据，靠一个超级电容（或电池卡）保持，前提是在系统块中必须有相应的设置。没有电池卡，靠一个超级电容可以保持10天左右时间。但是值得注意的是EEPROM不要每个周期都触发，一定要加触发条件，因为EEPROM是有擦写次数的。

2、我们平时所说的S7-2OO不加电池，使用内部电容保存数据方式，在50-60小时，加入电池卡的话最好也就是200多天，在这里说的是数据，而不是程序，例如计数器，定时器等的数据。

3、S7-200的变量区，用PLC内部的“超级电容”可保存时间是根据CPU的型号、环境有所不同。对此说明一下：

CPU212/221/222典型时间最少50小时，温度40度时，8小时！

CPU214/215/216/226XM典型时间最少190小时，温度40度时，120小时。

CPU224/226典型时间最少100小时，温度40度时，70小时！

下面再说一下S7-200程序数据的断电保存方法。S7-200PLC程序数据的断电保存方法，主要可分三种，其数据断电保存方法及特点如下：

1、在系统块中设置断电数据保持功能来保存数据。

在 S7-200的编程中，系统块中有一项功能为断电数据保持设置，设置范围包括V存储区、M存储区、时间继电器T和计数器C（其中定时器和计数器只有当前值可被保持，而定时器位或计数器位是不能被保持的）。其基本工作原是在PLC外部供电中断时，利用PLC内部的超级电容供电，保持系统块中所设置的断电数据 保持区域的数值保持不变，而将非保持区域的数据值归零。

由于超级电容容量的限制，在西门子的资料中宣称只能保存几天时间。对于M存储区中的前十四个字节 （即MB0-MB13），当设为断电数据保持，在PLC外部供电中断时，PLC内部自动将以上存储区的数据转移到EEPROM中，因此可实现断电永久保存。若需更长的RAM存储器断电数据保存时间，西门子公司可提供一个可选的电池卡，在超级电容耗尽后继续提供电能，延长数据保存时间（约200天）。

2、在编程时建立数据块来保存数据。

在程序设计的编程阶段，可在编程中建立数据块，并赋予需要的初始值，编程完成后随程序一起下载到PLC的 RAM存储器中，CPU同时自动将其转存于EEPROM，作为EEPROM储器中的V数据永存储区。因EEPROM的数据保存不需要供电维持，所以可以实现永久保存。若在系统块中相应V存储区未设为断电数据保持，在每次PLC上电初始，CPU自动将EEPROM中的V数据值读入RAM的V存储区。若相应V 存储区设为断电数据保持，在每次PLC上电初始，CPU检测断电数据保存是否成功。若成功，则保持RAM中的相应V数据保持不变。若保存不成功，则将 EEPROM中的相应V数据值读入RAM的V存储区。此方法只适用于V数据的断电数据保存。

3、在程序中用SMB31和SMW32来保存数据。

在程序中将要保存的V存储器地址写入SMW32，将数据长度写入SMB31，并置 SM31.7为1。在程序每次扫描的末尾，CPU自动检查SM31.7，如果为1，则将指定的数据存于EEPROM中，并随之将SM31.7置为零，保存的数据会覆盖先前EEPROM中V存储区中的数据。在保存操作完成之前，不要改变RAM中V存储区的值。存一次EEPROM操作会将扫描时间增加15至20毫秒。因为存EEPROM的次数是有限制的（最少10万次，典型值为100万次），所以必须控制程序中保存的次数，否则将导致EEPROM的失效。

总之，结合以上的了解和工地调试的经验，在实际应用中，若遇到需程序数据保持的时候，要多种方法结合运用以达到最理想的结果。针对程序中需保存数据的不同，采取不同的方式实现。

1、对于需在程序第一次运行时进行预置并在程序运行过程中个别情况下进行重新设置的数据，如高度、荷重等相关标定参数，可在程序的数据块中建立数据，并赋予初始数值。同时在程序中编入SMB31和SMW32命令，在相关条件下对EEPROM的V数据区进行重新保存，修改先前的初始值。

2、对于程序运行过程中数值变化比较频繁，且需断电长期保存的数据，则可将数据存于MB0至MB13存储区，且系统块的断电数据保存设置中将相应的M存储区设为断电数据保存。也可使用程序中的V存储区，在必要时进行一次程序数据存储，而在断电数据保持设置中可选取，也可不选取。

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