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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位移传感器怎么用

机械设备自动化系统由执行元件，传感器部分，控制器部分三部分组成，位移传感器主要用于设备位移测量与位置定位，位移传感器质量的优劣直接决定了机械设备测量精度与控制效果的好坏。机械设备生产制造与维修行业常用的位移传感器产品有：直线位移传感器、拉绳位移传感器、磁致伸缩位移传感器、磁致伸缩液位传感器、LVDT位移传感器、电涡流传感器、磁栅尺位移传感器、角位移传感器（角度传感器、倾角传感器）等。

位移传感器种类不同、输出信号不同，出线方式（电路连接）也会有所不同。机械设备常用位移传感器模拟量信号输出有三线制电压输出、二线制电流输出与三线制电流输出。位移传感器电路连接示意图如下：

位移传感器如何标定

第一步，先将高精度微位移传感器放置在弹性体的一端的台阶孔内，用端盖固定；然后转动螺杆，拉近弹性体的上下两个薄壁，弹性体内部出现弹性应力和变形，弹性体的两个薄壁之间的垂直接近量通过螺杆下端的伸出量由位移传感器测得；两个端面即内端面和外端面的接近量通过高精度微位移传感器测得；螺杆转动到不同的位置，拟合出垂直接近量与水平接近量的比值C。

第二步，将高精度微位移传感器从台阶孔中取出，将待标定的微位移传感器置固定台阶孔中，用端盖（4）固定；转动螺杆到不同的位置，位移传感器测出螺杆的伸出量，即弹性体两个薄壁之间的垂直接近量，然后通过比值C求得待标定的微位移传感器两个端面的水平接近量，这个水平接近量与待标定微位移传感器输出电压的变化值的比值，就是待标定的位移传感器的灵敏度。

位移传感器的使用

（1）直线位移传感器的使用

美国TOM公司生产的精密直线位移传感器，是带有一个长的持续传导轨迹分压计型传感器，在控制和测量运用中，适合于绝对位移传感，其线性精度为士0.05%。具有移动快，寿命长等特点，符合龙门式精密油压机的控制要求。

根据实际要求在油压机的主缸、液压垫上分别安装Kl下滑板式、KTC拉杆式直线位移传感器。在一个半自动工作过程中，油压机的主缸、液压垫分别带动两只直线位移传感器移动，将采集到的两点模拟量值输入到FX2N-8AD，FX2N-8AD将此模拟输入数值（此时是电压输入），转换成数字值，并且把他们传输到PLC主单元。主缸、液压垫选用直线位移传感器的有效测量长度为500mm、400mm。

（2）磁致伸缩位移传感器使用中的注意事项

磁致伸缩位移（液位）传感器，通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的;该传感器的高精度和高可靠性已被广泛应用于成千上万的实际案例中

根据供应商提供的资料，强调了本传感器在使用中必须注意的一些事项，除了上面所介绍的接线方面之外，在与液压油缸的装配中也有一些需要注意的问题：

一是装配部位的加工尺寸，按照下图的公差要求加以控制。

二是，在装配时还要注意，如果液压油缸是采用铁磁材料制作的，那么在安装滑动磁铁环时要在滑动磁环下部垫上非磁性材料制作的隔磁垫圈，而且所有固定滑动磁环的螺丝，都必须使用非磁性材料制作的。

外，在使用中要注意传感器的有效工作区域。要把需要实际测量的范围，置于传感器的有效测量区域内。由于结构上的原因，传感器在两端存在一定的测量盲区。具体请参阅图上的显示。根据资料说明RH型的传感器的死区，即测量杆前部端头的部位，对于测量范围5米之内的为63.5mm;测量范围5米到7.6米的为66mm。

位移传感器使用注意事项

1、位移传感器种类繁多，不同原理设计的传感器产品测量精度、使用寿命、响应频率及适用场合会略有不同。应根据现场安装与测量要求选用适宜的位移传感器产品。

2、位移传感器测量量程均有一定的范围，超行程使用会造成传感器无法输出真实的数据，严重时有可能会损毁传感器。采购或者定制位移传感器产品时，应选择合适的量程，部分产品可留有一定的余量，方便传感器安装与使用。

3、位移传感器安装使用中应尽量避免阳光直晒处、高低温区、振动或者冲击严重平台或者有腐蚀性介质存在的场合，防止对传感器检测转换数据或者产品使用寿命造成影响。

4、位移传感器信号传输线缆不能与设备电力线、动力线共用配线管或者配线槽，线缆应使用抗干扰性能比较突出的屏蔽线。传感器安装使用场合应避开射频信号源、大功率电气或者其他有噪声干扰的设备，防止对传感器输出信号造成影响。

5、通常情况下，位移传感器的传输线缆不能太长，特别是模拟电压信号输出远距离传输会造成信号衰减，严重影响信号传输质量。传感器数据远距离传输应优先选择模拟电流信号或者数字信号。

6、部分类型位移传感器在通电后，需要等待一定的时间才能正常采集。

位移传感器安装注意事项

1、位移传感器电路连接点需要可靠连接，同时做好接地（可减少或者消除静电干扰、电磁干扰对传感器系统检测数据的影响）。

2、多支位移传感器或者多种类型传感器同时接入系统电路时，应做好编号与排线工作，方便后期维护与更换。需要注意的是，采集系统同一接线端子的连接导线最多不能超过两根，以免传感器系统无法正常作业。

3、位移传感器安装或者更换过程中，应确保在断电状态下进行。传感器安装结束并确认接线无误后，才能供电测试。

4、使用仪表带电测量时，需要按照仪器仪表安全操作使用规程要求正确作业，以免造成不必要的损伤。

位移传感器设备故障诊断方法

1、检查机械自动化的所有电、气、油（液压源）等动力源及动力线路零配件。动力问题是导致自动化设备频繁出现故障的主要原因。比如供电电源不稳定；气泵或液压泵故障；气动二联件或三联件未能正常开启；液压系统（或者气压系统）泄荷阀、压力阀、分配阀异常等均可造成自动化设备故障。

2、检查传感器系统参数设置是否异常。由于作业人员操作失误，可能传感器系统参数设置不当，例如位移传感器参数设置错误导致的位移测量偏差过大，位置定位不准确问题。对于传感器系统长期使用出现的传感器老化、传感器电路接头松动等问题，应及时安排技术人员更换新的电子元器件。

3、机械设备继电器、电磁流量控制阀，压力控制阀等长期使用也会出现搭铁粘连的情况，无法保证电气回路正常工作。在气压系统或液压系统中，节流阀与压力阀的压力调节弹簧也会随着设备的震动而出现松动或滑动的情况。这些都是机械设备日常维护应重点短柱的主要部件。

4、传感系统与动力系统传输线缆、液压系统油路（或者气压系统的气管）也是比较容易受损的部件，日常作业及设备维护中应注意对这些部件的保护与巡查，如果出现线路破损或者油路堵塞问题时，应及时更换加以解决。

5、机械设备控制系统与软件故障也是工业生产中可能遇到的问题，这包括了控制系统硬件系统老化与故障，与软件系统崩溃等故障。通常对于因硬件设施老化、短路、接触不良等原因引起的系统故障，应及时更换新的控制器。软件问题则采用重启、系统升级、系统优化等常规手段解决。

5、位移传感器在安装及后期使用过程中，应轻拿轻放，按照相关产品指导文件正确操作，不能随意敲击传感器产品，乱摔乱放，更不能不按要求自行拆卸、组装传感器，以防造成传感器产品损坏，严重时可能会有危及作业人员生命安全的危险。

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