模拟量你了解吗？大神通过程序实例讲解，轻松带你玩转模拟量

好多人说模拟量好难懂，不知道怎么学习，今天小编就给大家讲解一下模拟量的一些知识吧。在工业生产控制过程中，特别是在连续型的生产过程中，经常会要求对一些物理量如温度、压力、流量等进行控制。这些物理量它们都是随时间而连续变化的。在控制领域把这些随时间连续变化的物理量叫模拟量。

我们在使用模拟量的时候，首先要了解几个概念，传感器、变送器、执行器还有AD转换器、DA转换器等。

那么这里所说的传感器，我们常用的传感器有哪些呢？常用的有温度传感器，又包括了热电阻和热电偶这两种类型，还有压力传感器、湿度传感器等等。传感器是用于模拟量输入的，用于采集外部的温度、湿度、压力等信号。

温度探头 一般不可以直接接入常用模拟量模块，需要接入专用温度模块，或者加变送器。一般压力传感器也不能直接接入模拟量模块，一般是购买自带变送器，或者使用压力变送器。

那么当传感器和变送器结合使用的时候可以将非电物理量转换成统一的标准电量。这就是传感器和变送器的一个作用。

传感器和变送器转换出来的是一个标准电量，是电信号，我们的PLC是不能直接接收电信号的，那么就需要一个转换，也就是AD转换，将模拟量转换成数字量。 在我们PLC这边，AD转换器其实就是一个模拟量的输入模块，而DA转换器就是模拟量的输出模块。

而对于模拟量输出，我们是做模拟量控制变频器速度，从而控制电机速度；或者是模拟量控制伺服力矩和速度控制；又或者是模拟量控制比例阀的开度控制等。

接着再说一下常用的模拟量信号，也就是电压、电流。常用的电压范围：0~10V，-10~+10V，0~5V，-5V~+5V，其中最常用的是0~10V的电压信号。常用的电流范围：0~20mA，4~20mA，-20mA~+20mA，其中最常用的是4~20mA的电流信号。

我们在做模拟量控制的时候，模拟量的转换是很重要的。比如说0~10V的电压信号，从实际量程转换成模拟量，然后模拟量转换成数字量，最后是数字量转换成量程进行输出，不管这样的过程其实是可以进行简化的。

简化之后，是如下图的对应关系：

我们可以得出这样一个公式：

（数字量上限-数字量下限）/（量程上限-量程下限）=（数字量值-数字量下限）/（量程值-量程下限）

如下图所示，有了这样的公式，我们进行模拟量换算的时候就非常方便啦~

接着我们来了解一下模拟量使用场合包括哪些呢？这个分为模拟量输入和模拟量输出，模拟量输入可用于温度、压力、流量等，而模拟量输出可以用于控制阀门的开度，用于控制变频器的频率等等。

在数据采集系统中，传感器的输出大部分为模拟信号(电压、电流)，而计算机只能接收数字量。为此，需要在传感器与PLC之间进行模／数转换，以便将模拟电压信号转换成PLC能识别的二进制数字信号。因此A／D转换器是数据采集系统的重要环节，它直接关系到测量的准确度、分辨率和转换速度。

什么是准确度？

准确度是指测量结果与被测量真实值之间一致的程度。测量仪器的准确度是指测量仪器给出接近于真实值得相应的能力。准确度是一个定性概念，而无定量表达，测量误差绝对值大，准确度越低，但是准确度不等于误差。

什么是分辨率？

分辨率是指单位数字量变化引起模拟量输出变化值，通常定义为满量程电压与最小输出电源分类值之比。分辨率显然与数字量的二进制位数有关，一般分辨率用下面表达式来表示：分别率=1/（2X次方-1）

什么是转换速度？

完成一次A/D转换的时间，称为转换速度。不同的模块它的转换速度也不一样。FX2N-2AD：转换时间为2.5ms/通道

FX2N-4AD：普通模式：15ms/通道。高速模式：6ms/通道

FX2N-4AD-PT：4通道15ms

在三菱PLC的特殊模块中，设置了专门用于PLC与模块进行信息交换的缓冲器，称为BFM缓冲区，BFM缓冲有用于读的缓冲器，有用于专门写的缓冲器。PLC需要对模块缓冲区的数据进行读写，需要使用到“FROM”和“TO”这两个指令。

M1：表示模块所在位置

M2：模块里面的BFM缓冲器编号

D.：存储数据存储地址

n ：传送点数

以上为模拟量的一些基础知识，要编写模拟量程序得了解这些知识才能更好地进行程序编写。了解之后，那么下面以一个例子为例，来看看模拟量程序的编写。

【例】现有一个水塔，当水位高于4米的时候，水泵停止抽水，当水位低于1米的时候，水泵开始启动进行抽水。

以上例子中使用的是FX2N-4AD模块，程序中对BFM对应内容不清楚的，可以查看一下FX2N-4AD模块BFM缓冲器分配，如下图。

实例讲解三菱PLC模拟量模块使用方法

一、模拟量模块介绍

（一）模拟量输入模块

FX2N常用的模拟量输入模块有FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2N-8AD模拟量输入模块和温度传感器输入模块。FX—2AD为2通道12位A／D转换模块。根据外部连接方法及plc指令，可选择电压输入或电流输入，是一种具有高精确度的输入模块。通过简易的调整或根据可编程控制器的指令可改变模拟量输入的范围。瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROM／TO指令进行。

(二)模拟量输出模块

FX2N常用的模拟量输出模块有FX2N-2DA、FX2N-4DA、FX2N-8DA模拟量输出模块。FX—2DA为2通道12位D／A转换模块，是一种具有高精确度的输出模块。通过简易的调整或根据可编程控制器的指令可改变模拟量输出的范围。瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROM／TO指令进行。

FX-2DA的技术指标

二、模拟量模块使用

（一）确定模块的编号

在FX系列可编程控制器基本单元的右侧，可以连接最多8块特殊功能模块，它们的编号从最靠近基本单元的那一个开始顺次编为0～7号。如图:该配置使用FX2N48点基本单元，连接FX-4AD、FX-4DA、FX-2AD3块模拟量模块，它们的编号分别为0、1、2号。这3块模块不影响右边2块扩展的编号，但会影响到总的输入输出点数。3块模拟量模块共占用24点，那么基本单元和扩展的总输入输出点数只能有232点。

（二）缓冲寄存器（BFM）分配

FX系列可编程控制器基本单元与FX—4AD、FX—2DA等模拟量模块之间的数据通信是由FROM指令和TO指令来执行的，FROM是基本单元从FX—4AD、FX—2DA读数据的指令，TO是从基本单元将数据写到FX—4AD、FX—2DA的指令。实际上读、写操作都是对FX—4AD、FX—2DA的缓冲寄存器BFM进行的。这一缓冲寄存器区由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0一#31。

（三）FX-4AD模块BFM的分配表

（四）编程举例

FX-4AD模拟量输入模块连接在最靠近基本单元FX2N-48MR的地方，那么它的编号为N0，如果仅开通CH1和CH2两个通道作为电压量输入通道，计算平均值的取样次数定为4次，可编程控制器中的D0和D1分别接收这两个通道输入量平均值数字量，并编梯形图程序。

梯形图

案例：制冷中央空调温度控制

一、动作要求分析

该制冷系统使用两台压缩机组，系统要求温度在低于12℃时不起动机组，在温度高于12℃时两台机组顺序起动，温度降低到12℃时停止其中一台机组。要求先起动的一台停止，温度降到7.5℃时两台机组都停止，温度低于5℃时，系统发出超低温报警。

二、硬件设计

在这个控制系统中，温度点的检测可以使用带开关量输出的温度传感器来完成，但是有的系统的温度检测点很多，或根据环境温度变化要经常调整温度点，要用很多开关量温度传感器，占用较多的输入点，安装布线不方便，把温度信号用温度传感器转换成连续变化的模拟量，那么这个制冷机组的控制系统就是一个模拟量控制系统。对于一个模拟量控制系统，采用可编程控制器控制，控制性能可以得到极大的改善。在这里可以选用FX2N-32MR基本单元与FX2N-4AD-PT模拟量输入单元，就能方便的实现控制要求。

中央空调温度控制I/O分配表

三、软件设计

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