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PLC開(kāi)關(guān)量和模擬量如何轉(zhuǎn)換
PLC開(kāi)關(guān)量、模擬量轉(zhuǎn)換,，首先要明了三層含義:設(shè)備信號(hào)層、PLC軟件應(yīng)用層,、PLC內(nèi)部處理層,。
設(shè)備層:開(kāi)關(guān)量是通斷信號(hào)，模擬量是線(xiàn)性電壓信號(hào)或線(xiàn)性電流信號(hào),。
PLC軟件應(yīng)用層:開(kāi)關(guān)量是0,、1開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)以二進(jìn)制形式存放在PLC內(nèi)部寄存器中，模擬量是工程量(如255,、32767,、65535)以16進(jìn)制形存放在PLC用戶(hù)寄存器中。
內(nèi)部處理層:全部都是從寄存器中調(diào)出采取二進(jìn)制運(yùn)算,。
開(kāi)關(guān)量模擬量轉(zhuǎn)換在PLC軟件應(yīng)用層只要利用相關(guān)指令(如三菱K1M0等)將開(kāi)關(guān)量二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制存放在PLC用戶(hù)寄存器就可以,。
開(kāi)關(guān)量和模擬量的轉(zhuǎn)換一般都經(jīng)過(guò)保持以及數(shù)字化的，比如開(kāi)關(guān)量,，有干擾吧,，要排除這種干擾，可以軟件排除干擾,，比如隔幾毫秒讀取一次開(kāi)關(guān)狀態(tài),，兩次都讀到才認(rèn)為開(kāi)關(guān)關(guān)閉了，不然認(rèn)為是干擾,，當(dāng)然干擾也可以用硬件排除干擾,，如果施密特觸發(fā)器等。
對(duì)于模擬量，也是經(jīng)過(guò)量化的,，比如0809AD轉(zhuǎn)換,，對(duì)于轉(zhuǎn)換方法，在這里也說(shuō)不清楚,，可以查詢(xún)芯片資料,，0809芯片有控制轉(zhuǎn)換引腳，使能引腳,，轉(zhuǎn)換地址等控制引腳,，用8051單片機(jī)可以控制其轉(zhuǎn)換，當(dāng)然,，還有高級(jí)的單片機(jī),，如MSP430，AVR等單片機(jī),，更好的轉(zhuǎn)換芯片,，如DSP的STM32系列芯片，是專(zhuān)門(mén)的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片,。轉(zhuǎn)換的原理是根據(jù)轉(zhuǎn)換芯片的精度劃分轉(zhuǎn)換量,，如，轉(zhuǎn)換芯片的位數(shù)為8位,，再假定轉(zhuǎn)換的模擬量為5伏電壓,，那么還可以把5伏分為256(因?yàn)?位芯片只能是2的8次方)等分，這樣就可以算出它的數(shù)字量了,，反之亦然,。
常見(jiàn)的模擬量信號(hào)有電壓和電流信號(hào)，有輸入信號(hào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制的,，比如變頻器的調(diào)速,、氣壓比例閥等，輸出信號(hào)多見(jiàn)與各種傳感器和其他輸出設(shè)備,。它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系需要參考AD,、DA模塊與設(shè)備量程來(lái)確定。
DA模塊
它的數(shù)字量與模擬信號(hào)電壓之間的關(guān)系如下圖：
PLC控制系統(tǒng)
模塊端4000量程的數(shù)字量對(duì)應(yīng)10V電壓信號(hào),，按照此關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換,。而在設(shè)備端變頻器頻率與模擬量之間的關(guān)系為：50.00Hz對(duì)應(yīng)于10v電壓信號(hào)輸入，那么在plc編程中頻率與數(shù)字量轉(zhuǎn)換的關(guān)系就是1數(shù)字量=1.25Hz或者1Hz=0.8數(shù)字量,，加入我們要控制變頻器30.00Hz運(yùn)轉(zhuǎn),，就要向DA模塊中寫(xiě)入2400數(shù)字量。

AD模塊
在模塊端10v模擬量對(duì)應(yīng)4000數(shù)字量,，按照此關(guān)系完成轉(zhuǎn)換,。在設(shè)施端例如位置傳感器距離與模擬量電壓信號(hào)之間的關(guān)系是：200mm量程對(duì)應(yīng)10v模擬量輸出,，那里在PLC程序要得到準(zhǔn)確的位置，位置與數(shù)字量之間的關(guān)系就是1mm=20數(shù)字量或者1數(shù)字量=0.05mm,，加入我們檢測(cè)了2000的數(shù)字量,，經(jīng)過(guò)換算就知道位置是100mm。
 
至于開(kāi)關(guān)量與模擬量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,，應(yīng)該說(shuō)是模擬量怎么控制開(kāi)關(guān)量,，比如說(shuō)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)某值就要關(guān)掉電機(jī)、溫度大于多少就要終止加熱或小于多少要加熱,，此刻我們經(jīng)過(guò)AD模塊監(jiān)控這些數(shù)據(jù),，在PLC中進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來(lái)輸出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作,。

4步教你輕松調(diào)試PLC控制系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)
調(diào)試工作是檢查PLC控制系統(tǒng)能否滿(mǎn)足控制要求的關(guān)鍵工作,，是對(duì)系統(tǒng)性能的一次客觀、綜合的評(píng)價(jià),。系統(tǒng)投用前必須經(jīng)過(guò)全系統(tǒng)功能的嚴(yán)格調(diào)試,，直到滿(mǎn)足要求并經(jīng)有關(guān)用戶(hù)代表、監(jiān)理和設(shè)計(jì)等簽字確認(rèn)后才能交付使用,。調(diào)試人員應(yīng)受過(guò)系統(tǒng)的專(zhuān)門(mén)培訓(xùn),，對(duì)控制系統(tǒng)的構(gòu)成、硬件和軟件的使用和操作都比較熟悉,。
調(diào)試人員在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，都應(yīng)及時(shí)聯(lián)系有關(guān)設(shè)計(jì)人員,，在設(shè)計(jì)人員同意后方可進(jìn)行修改,，修改需做詳細(xì)的記錄，修改后的軟件要進(jìn)行備份,。并對(duì)調(diào)試修改部分做好文檔的整理和歸檔,。調(diào)試內(nèi)容主要包括輸入輸出功能、控制邏輯功能,、通信功能,、處理器性能測(cè)試等。
一,、輸入輸出回路調(diào)試
 
(1)模擬量輸入(AI)回路調(diào)試,。要仔細(xì)核對(duì)I0模塊的地址分配;檢查回路供電方式(內(nèi)供電或外供電)是否與現(xiàn)場(chǎng)儀表相*;用信號(hào)發(fā)生器在現(xiàn)場(chǎng)端對(duì)每個(gè)通道加入信號(hào)，通常取0,、50%或*三點(diǎn)進(jìn)行檢查,。對(duì)有報(bào)警、聯(lián)鎖值的AI回路,還要在報(bào)警聯(lián)鎖值(如高報(bào),、低報(bào)和聯(lián)鎖點(diǎn)以及精度)進(jìn)行檢查,確認(rèn)有關(guān)報(bào)警,、聯(lián)鎖狀態(tài)的正確性,。
(2)模擬量輸出(AO)回路調(diào)試?？筛鶕?jù)回路控制的要求,，用手動(dòng)輸出(即直接在控制系統(tǒng)中設(shè)定)的辦法檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如閥門(mén)開(kāi)度等)，通常也取0,、50%或*三點(diǎn)進(jìn)行檢查;同時(shí)通過(guò)閉環(huán)控制,檢查輸出是否滿(mǎn)足有關(guān)要求,。對(duì)有報(bào)警、聯(lián)鎖值的AO回路,，還要在報(bào)警聯(lián)鎖值(如高報(bào),、低報(bào)和聯(lián)鎖點(diǎn)以及精度)進(jìn)行檢查，確認(rèn)有關(guān)報(bào)警,、聯(lián)鎖狀態(tài)的正確性,。
(3)開(kāi)關(guān)量輸入(DI)回路調(diào)試。在相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)端短接或斷開(kāi),檢查開(kāi)關(guān)量輸入模塊對(duì)應(yīng)通道地址的發(fā)光二極管的變化,，同時(shí)檢查通道的通,、斷變化。
(4)開(kāi)關(guān)量輸出(DO)回路調(diào)試,?？赏ㄟ^(guò)PLC系統(tǒng)提供的強(qiáng)制功能對(duì)輸出點(diǎn)進(jìn)行檢查。通過(guò)強(qiáng)制,檢查開(kāi)關(guān)量輸出模塊對(duì)應(yīng)通道地址的發(fā)光二極管的變化,，同時(shí)檢查通道的通,、斷變化。
 
二,、回路調(diào)試注意事項(xiàng)
(1)對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入輸出回路,，要注意保持狀態(tài)的*性原則，通常采用正邏輯原則,，即當(dāng)輸入輸出帶電時(shí),為“ON"狀態(tài),數(shù)據(jù)值為“1";反之,，當(dāng)輸入輸出失電時(shí),為“OFF"狀態(tài)，數(shù)據(jù)值為“0",。這樣,，便于理解和維護(hù)。
(2)對(duì)負(fù)載大的開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊應(yīng)通過(guò)繼電器與現(xiàn)場(chǎng)隔離,，即現(xiàn)場(chǎng)接點(diǎn)盡量不要直接與輸入輸出模塊連接,。
(3)使用PLC提供的強(qiáng)制功能時(shí),要注意在測(cè)試完畢后，應(yīng)還原狀態(tài);在同一時(shí)間內(nèi),，不應(yīng)對(duì)過(guò)多的點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)制操作,，以免損壞模塊。
三,、控制邏輯功能調(diào)試
 
控制邏輯功能調(diào)試,，需會(huì)同設(shè)計(jì),、工藝代表和項(xiàng)目管理人員共同完成。要應(yīng)用處理器的測(cè)試功能設(shè)定輸入條件,根據(jù)處理器邏輯檢查輸出狀態(tài)的變化是否正確,，以確認(rèn)系統(tǒng)的控制邏輯功能,。對(duì)所有的聯(lián)鎖回路,應(yīng)模擬聯(lián)鎖的工藝條件，仔細(xì)檢查聯(lián)鎖動(dòng)作的正確性,，并做好調(diào)試記錄和會(huì)簽確認(rèn),。
檢查工作是對(duì)設(shè)計(jì)控制程序軟件進(jìn)行驗(yàn)收的過(guò)程，是調(diào)試過(guò)程中復(fù)雜,、技術(shù)要求,、難度大的一項(xiàng)工作。特別在有技術(shù)應(yīng)用,、軟件等情況下,，更加要仔細(xì)檢查其控制的正確性,應(yīng)留有一定的操作裕度，同時(shí)保證工藝操作的正常運(yùn)作以及系統(tǒng)的安全性,、可靠性和靈活性,。
 
四、處理器性能測(cè)試
 
處理器性能測(cè)試要按照系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行,，確保系統(tǒng)具有說(shuō)明書(shū)描述的功能且穩(wěn)定可靠,，包括系統(tǒng)通信、備用電池和其他特殊模塊的檢查,。對(duì)有冗余配置的系統(tǒng)必須進(jìn)行冗余測(cè)試,。即對(duì)冗余設(shè)計(jì)的部分進(jìn)行全面的檢查，包括電源冗余,、處理器冗余,、I0冗余和通信冗余等。
(1)電源冗余
切斷其中一路電源,，系統(tǒng)應(yīng)能繼續(xù)正常運(yùn)行，系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng);被斷電的電源加電后能恢復(fù)正常,。
(2)處理器冗余
切斷主處理器電源或切換主處理器的運(yùn)行開(kāi)關(guān),，熱備處理器應(yīng)能自動(dòng)成為主處理器,系統(tǒng)運(yùn)行正常，輸出無(wú)擾動(dòng);被斷電的處理器加電后能恢復(fù)正常并處于備用狀態(tài),。
(3)I0冗余
選擇互為冗余,、地址對(duì)應(yīng)的輸入和輸出點(diǎn)，輸入模塊施加相同的輸入信號(hào),輸出模塊連接狀態(tài)指示儀表,。分別通斷(或熱插拔,，如果允許)冗余輸入模塊和輸出模塊,檢查其狀態(tài)是否能保持不變。
(4)通信冗余
可通過(guò)切斷其中一個(gè)通信模塊的電源或斷開(kāi)一條網(wǎng)絡(luò),，檢查系統(tǒng)能否正常通信和運(yùn)行;復(fù)位后,，相應(yīng)的模塊狀態(tài)應(yīng)自動(dòng)恢復(fù)正常,。
冗余測(cè)試,要根據(jù)設(shè)計(jì)要求,對(duì)一切有冗余設(shè)計(jì)的模塊都進(jìn)行冗余檢查。此外,對(duì)系統(tǒng)功能的檢查包括系統(tǒng)自檢,、文件查找,、文件編譯和下裝、維護(hù)信息,、備份等功能,。對(duì)較為復(fù)雜的PLC系統(tǒng)，系統(tǒng)功能檢查還包括邏輯圖組態(tài),、回路組態(tài)和特殊I0功能等內(nèi)容,。

PLC中的開(kāi)關(guān)量、模擬量指的是什么
開(kāi)關(guān)量和模擬量是大家學(xué)習(xí)PLC初期使用多的兩種輸入輸出方式,。什么是開(kāi)關(guān)量,？什么是模擬量？這個(gè)問(wèn)題有必要弄清楚,。
圖1是一個(gè)典型能輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)的器材,。壓力高時(shí)C和B兩個(gè)觸點(diǎn)閉合接通，輸出壓力高信號(hào),，壓力低時(shí)C和A兩個(gè)觸點(diǎn)閉合接通輸出壓力低信號(hào),。有了這樣的信號(hào)就完成把就地的壓力信號(hào)，遠(yuǎn)傳到遠(yuǎn)處的電氣控制柜去參加主動(dòng)遠(yuǎn)程控制了,，其間C和B是一個(gè)開(kāi)關(guān)量,，C和A也是一個(gè)開(kāi)關(guān)量。所以一個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)就是一個(gè)開(kāi)關(guān)量,，它的特性是同一時(shí)間要么接通要么斷開(kāi),。接通就是1，代表有有信號(hào),，斷開(kāi)就是0,，代表沒(méi)有信號(hào)。這就是所謂的開(kāi)關(guān)量信號(hào),。
壓力表雖然能把壓力信號(hào)傳到遠(yuǎn)處,，但它傳輸?shù)闹皇怯袩o(wú)壓力這樣的信號(hào)，無(wú)法知道實(shí)時(shí)壓力值究竟是多少,。
PLC
圖2中的器材叫壓力變送器,。壓力變送器的內(nèi)部就是一塊電路板，電路板連接著一個(gè)壓力傳感器F,。它的作業(yè)原理是壓力傳感器F把檢測(cè)到的壓力傳到電路板的C,，檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入電路板后，經(jīng)過(guò)電路板的轉(zhuǎn)化與核算,，把這個(gè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成一個(gè)電流信號(hào)由A和B這兩個(gè)點(diǎn)輸出,。圖中右邊就是轉(zhuǎn)化進(jìn)程的示意圖,，它能夠把一個(gè)0-10kpa的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成一個(gè)4-20mA的電流信號(hào)，由A和B這兩個(gè)點(diǎn)輸出,。這時(shí)咱們就說(shuō)A和B這兩個(gè)點(diǎn)輸出的就是一個(gè)模擬量信號(hào),。模擬量信號(hào)的特點(diǎn)是它的值是在一個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)是連續(xù)可變的。
下面看一下模擬量信號(hào)是如何進(jìn)行遠(yuǎn)距傳輸?shù)摹?br data-filtered="filtered"/>咱們管道上安裝一塊量程為0-10kpa的壓力變送器,，電源正極接壓力變送器的B點(diǎn),，負(fù)極串聯(lián)一塊萬(wàn)用表到壓力變送器的A點(diǎn)，并將萬(wàn)用表打到電流檔,。當(dāng)壓力變送器C點(diǎn)的壓力是5kpa時(shí),，萬(wàn)用表的的電流讀數(shù)是12mA。正好是4-20mA的電流信號(hào)的中間值,，而5kpa也正好是0-10kpa壓力值的中間值,。當(dāng)壓力變送器C點(diǎn)的壓力是10kpa時(shí)，萬(wàn)用表的的電流讀數(shù)正好是20mA,。這樣0-10kpa壓力值就對(duì)應(yīng)了4-20mA的電流信號(hào)值,，咱們只要在遠(yuǎn)方經(jīng)過(guò)一個(gè)接受設(shè)備把這個(gè)4-20mA的電流信號(hào)值提取出來(lái)，再經(jīng)過(guò)一定的核算,，就能知道就地的壓力值是多少了,。
為什么要把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成4-20mA的電流信號(hào)，而不是0-20mA的電流信號(hào)或0-10V的電壓信號(hào),？
1.0-10V的電壓信號(hào)簡(jiǎn)單遭到外界的電磁攪擾,，特別是電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)攪擾更顯著。
2.用0-20mA的電流信號(hào)的話(huà),，就無(wú)法判別在電流信號(hào)是0mA時(shí),，究竟是電纜斷線(xiàn)引起的毛病0mA，還是壓力本身就是0kpa而輸出的正常的0mA,。
圖4是使用西門(mén)子S7-200 PLC讀取壓力變送器壓力值的接線(xiàn)圖例,，這是一種基本的使用方法，左面是開(kāi)關(guān)量的,，右邊是模擬量的,，不同的信號(hào)類(lèi)型要接到PLC不同輸入端

允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。

高速計(jì)數(shù)器

-CPU 221/222

4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz）,，可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加,、減計(jì)數(shù),，可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器

-CPU 224/224XP/226

6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），具有CPU 221/222相同的功能,。

模擬電位器

CPU 221/222 1個(gè)

CPU 224/224XP/226 2個(gè)

2路高頻率脈沖輸出（zui大20KHz）,，用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù),。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘

例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制,。

EEPROM存儲(chǔ)器模塊（選件）

可作為修改與拷貝程序的快速工具（無(wú)需編程器）,，并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。

電池模塊

用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備,。用戶(hù)數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài),，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器,，計(jì)數(shù)器）可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約5天,。選用電池模塊能延長(zhǎng)存貯時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中,。

編程 

STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對(duì)所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能進(jìn)行編程,。同時(shí)也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1軟件包，但是它只支持對(duì)S7-21x同樣具有的功能進(jìn)行編程,。 

STEP 7-Micro/DOS不能對(duì)CPU 221/222/224/224XP/226編程,。如果使用PG/PC的串口編程，則需要使用PC/PPI電纜,。 

如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件,，則也可以通過(guò)SIMATIC CP 5511或CP 5611編程。在這種情況下,，通訊速率可高達(dá)187.5kbit/s,。  可以利用PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7-200 CPU 連接到許多和RS-232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備。

有兩種不同型號(hào)的 PC/PPI 電纜： 

帶有RS-232口的隔離型 PC/PPI 電纜,，用5個(gè)DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項(xiàng) 

帶有RS-232口的非隔離型 PC/PPI 電纜,，用4個(gè)DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置波特率。 有關(guān)非隔離型PC/PPI電纜的技術(shù)規(guī)范,，請(qǐng)參閱S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)