PLC对模拟量的控制
模块七PLC模拟量及PID控制课件
模拟量信号特点
连续变化，取值范围广泛，易受干扰影响。
PLC模拟量模块介绍
模拟量输入模块
将模拟量信号转换为数字信号，便于 PLC处理。
模拟量输出模块
将PLC输出的数字信号转换为模拟量 信号，控制外部设备。
模拟量输入电路原理与实践
电路原理
通过电阻、电容等元件对模拟量信号进行滤波、放大等处理 ，以保证信号的稳定性和精度。
要点三
衰减曲线法
先将比例度设置为一个较大值，然后 逐步减小比例度，同时加大积分时间 常数，使系统响应出现衰减振荡；此 时的比例度和积分时间常数即为合适 的PID参数；最后加入微分调节，提 高系统响应速度。
03
PLC实现PID控制策略
PLC内置PID功能介绍与设置
PID算法原理
介绍比例、积分、微分三环节的作用及调节规律， 以及PID控制参数的整定方法。
实时监控数据显示和报警功能实现
实时监控数据显示
通过触摸屏界面实时显示PLC采集到的模拟量数据，如温度、压力 、流量等，方便用户随时掌握设备运行状态。
数据曲线绘制
根据实时数据绘制相应的曲线图，可以更加直观地了解设备运行趋 势和历史数据变化情况。
报警功能实现
设定报警阈值，当实时数据超过或低于阈值时，触摸屏界面上显示 报警信息，并触发声光报警装置，提醒用户及时处理。
PID控制故障
PID调节失效，导致系统失控。原因可能包括参 数设置不当、传感器故障等。
故障排查方法和步骤总结
01
观察故障现象
通过查看PLC指示灯、监控画面等 信息，了解故障的具体表现。
03
制定排查方案
针对可能的原因，制定详细的排 查方案，包括检查电源、通信线
PLC
PLC综述可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC,是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。
它能够存储和执行指令，进行位置控制、逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是电子技术、计算机技术与继电器逻辑自动控制系统相结合的产物。
它不仅充分发挥了计算机的优点，以满足各种工业生产过程自动控制的需要，同时又照顾一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态流程图等编辑方式，使PLC的使用始终保持大众化的特点。
PLC可以用于单台机电设备的控制，也可以用于生产流水线的控制。
使用者可根据生产过程和工艺要求编制控制程序。
程序运行后，PLC就根据现场输入信号（按钮、行程开关、接近开关或其他传感信号）按照预先编入的程序对执行机构（如电磁阀、电动机等）的动作进行控制。
一、PLC简介及其特点：1、PLC简介:可编程控制器（Programmable Logic Controller ，简称PLC，下同）是电气自动控制的新技术，目前公开发行适用于技校的教材较少，给广大师生的学习带来诸多不便。
本文介绍PLC的编程设计方案，使电气工程技术人员特别是初学者对PLC技术加深了解和认识；同时帮助学生更好地解决学习PLC技术中最难掌握的编程难题，达到能够牢固掌握、熟练运用、提高应用设计能力和加快推广应用的目的。
程序设计是整个系统设计的关键环节，在PLC程序设计中，可采用梯形图、指令表、SFC（程序流程图）进行编程。
2、可编程控制器的主要功能这是PLC的基本功能，也是最广泛的应用，如机车的电气控制、包装机械的控制、电梯的控制等（1）用于模拟量的控制：PLC通过模拟量I/O模块，实现模数转换，并对模拟量进行控制。
如闭环系统的过程控制、位置控制和速度控制（2）用于工业机器人的控制：PLC作为一种工业控制器，适用于工业机器人。
plc在生活中的运用
plc在生活中的运用
1、开关量的逻辑控制
这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2、模拟量控制
在生产过程中有很多不断变化的量，比如温度、湿度、压力、流速等，使用PLC能够实现模拟量和数字量之间的转换。
将外部电路的模拟量转换成数字量传输给PLC，将PLC的数字量转换成模拟量传输给外部电路。
3、运动控制
大部分PLC都是有双轴或多轴部位控制器来拖拽伺服电机或交流伺服电机。
该作用广泛运用于各类工业设备，如运动控制各种各样数控车床、安装机械设备、智能机器人等。
4、顺序控制
顺序控制是PLC应用广泛的领域，也是适合PLC发挥特长的领域。
用于替代传统继电器顺序控制的PLC顺序控制。
PLC应用于注塑机械、印刷机械、订书机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀装配线、电梯控制等单机控制、多级群控、生产自动线控制等场景。
PLC对模拟量信号是怎么进行处理的
PLC对模拟量信号是怎么进行处理的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。
1PLC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。
2PLC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。
PLC应用技术 第7章 模拟量控制
PLC应用技术（三菱机型）
淄博职业学院 电子电气工程学院
PLC应用技术（三菱机型）
第1章 可编程控制器认知 第2章 FX系统资源 第7章 模拟量控制 第3章 基本指令 第6章 状态法编程
3.模拟量采集（FROM指令）
3.模拟量采集（FROM指令）
由于工业环境干扰，采集到的模拟量如果不很稳定，甚至 明显错误，就需进行滤波。如果设置模块参数进行滤波效 果仍不理想，可考虑进行平均值滤波。 平均值滤波的基本思路是先把采集到的值，存储在某一存 储区域，然后进行排序，去掉不可信的一部分数值，其余 值求和取平均。 由于采集存储，求和取平均已在循环指令中说明，在次只 说明比较法排序，也就是两重循环在PLC中的应用。 如果采集到的模拟量存放在D50-D59中，共10个数据。
第8章 变频器控制 第4章 定时器计数器指令
第9章 工业网络控制 第5章 应用指令 第10章 上位机监控组态
第11章 三菱大中型PLC
第 7章
模拟量控制
3 1 2 3 4
7.1 模拟量采集 7.2 模拟量变换 7.3 模拟量输出 7.4 恒压供水
1.变送器选择
变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的 直流电流或直流电压信号，例如DC0~10V和DC4~20mA。 变送器分为电流输出型和电压输出型。电压输出型变送器具 有恒压源的性质，PLC模拟量输入模块的电压输入端的输入 阻抗很高，例如100K~10MΩ。如果变送器距离PLC较远， 通过线路间的分布电容和分布电感产生的干扰信号电流，在 模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压。例如1μA干扰电 流在10MΩ输入阻抗上将产生10V的干扰电压信号，所以远 程传送模拟量电压信号时抗干扰能力很差。
PLC-模拟量控制
功能指令、特殊模块及应用之三
主要内容
任务 任务 相关 任务 知识 目标 分析 知识 实施 链接
任务目标 ① 熟悉A/D特殊功能模块的连
接、操作和调整。 ② 掌握A/D特殊功能模块程序
编写的基本方法。 ③ 掌握PLC功能指令的应用。
任务分析
电热水炉控制要求
当水位低于低位液位 开关时打开进水电磁 阀加水, 高于高位液位 开关时关闭进水电磁 阀停止加水。加热时, 当水位高于低水位时, 打开电源控制开关开 始加热, 当水烧开时, 停止加热并保温。
4~20mA （ 输 入 阻 抗 为
0~10V DC，0~5V DC（输入阻抗200kW），当输入电 250W），当输入电流超过
压超过-0.5V或+15V DC时，此单位可能损坏
-2mA 或 +60mA 时 ， 此 单
元可能损坏
2.5mV（10V/4000） 1.25mV（5V/4000）
Hale Waihona Puke 4mA{（20-4）/4000}
调节。偏置值和增益值的调节是对实际的模拟输入 设定一个数字值, 这是由FX2N-2AD的容量调节器来 调节的。如图4-57所示为FX2N-2AD容量调节器示 意图, 使用电压发生器和电流发生器来完成。也可 以用FX2N-4DA和FX2N-2DA代替电压和电流发生 器来调节。
（1）增益调整
（2）偏置值调整
在装用时，对于0~10V DC的模拟电压输出，此单元的数字
范 围 是 0~4000 ， 当 使 用 FX2N~2DA 并 通 过 电 流 输 入 或 通 过 0~5VDC输出时，就有必要通过偏置和增益量进行再调节
0~10V DC，0~5V DC（输入阻抗 4~20mA（输入阻抗为
第5讲PLC的模拟量控制
模拟输出范围
0~10VDC
0~5VDC
4~20mADC
仪表显示值
0.040V
0.020V
4.064mA
注：顺时针旋转电位器为数字值增加，从最小值到最大值需要转18圈。 （2）增益校准 1） 输入校准程序（图5.13所示）
图5.13 输入校准程序
2）校准过程 ①运行前面程序，确保X0为ON状态； ②调节D/A GAIN电位器，直到仪表显示到相应的增益电压/电流为止，如表5.8所 示。
【实例19】有一个压力传感器，感应压力范围是0-5MPa，输出电压是0-5V。利用 这个传感器去测量某管道中的油压，当测到的压力<3.5MPa时，PLC的Y10灯亮， 表示压力低；当测到的压力为3.5-4.2MPa的范围内时，Y11灯亮，表示压力正常； 当测到的压力>4.2MPa时，Y12灯亮，表示压力过高。请写出PLC的控制程序。 （1）系统分析 在该系统中，传感器输出的模拟量通过FX0N-3A转换为数字量放在PLC中，然后通 过区间比较指令进行比较判断，控制PLC的输出，假设FX0N-3A接在PLC的0号位置。 （2）根据数值比例进行画图（图5.18所示）
模拟输入范围 偏置校准值
0~10VDC 0.040V
0~5VDC 0.020V
4~20mADC 4.064mA
②运行前面程序，确保X0为ON状态； ③调节A/D OFFSET电位器，直到数字值1读入D0为止。 注：顺时针旋转电位器为数字值增加，从最小值到最大值需要转18圈。
（2）增益校准 校准过程如下： ①选择对应的接线方法，使输入的增益电压/电流符合表5.6。
图5.7 A/D输入程序
程序解释如下：
（1）X1↓，(H00)写入BFM#17，选择输入通道 1 且复位A/D 转换； （2）(H02)写入BFM#17，保持输入通道1 的选 择且启动A/D 转换； （3）读取BFM#0，输入通道1 当前A/D 转换对 应值存储于主机单元(D01)中； （4）X2↓， (H01)写入BFM#17，选择输入通道 2 且复位A/D 转换； （5）(H03)写入BFM#17，保持输入通道2 的选 择且启动A/D 转换； （6）读取BFM#0，输入通道2 当前A/D 转换对 应值存储于主机单元(D02)中。
PLC的模拟量控制
，该数值由模块中的DAC（数模转换器）变换为标准的
202模0/1/拟18 信号。
4
5.1.2 FROM与TO指令
模拟量扩展模块都是特殊功能模块，可用特殊功能模块读指令FROM（FNC78 ）和特殊功能模块写指令TO（FNC79）进行编程。 1.FROM指令 FROM指令用于从特殊单元缓冲存储器（BFM）中读入数据。格式：
拟输出通道的可接受范围为DC 0~10V、DC 0~5V 或
DC 4~20mA。
模拟量输入与输出接线如图5.3、图5.4所示。需要注意
的是两路输入通道均为同一特性，不可以混合使用电压
输入和电流输入。当使用电流输入时，应确保[VIN*]端
子和[IIN*]端子短路连接（电压输入时不可短接）；当
电压输入或输出存在波动或大量噪声时，应在相应处连
2020/1/18
3
图5.1 模拟量模块的作用
图5.1中，测量传感器利用线性膨胀、角度扭转或电
导率变化等原理来测量物理量的变化；测量变送器将传
感器检测到的变化量转换为标准的模拟信号，如: ±
10V, ±Βιβλιοθήκη 20mA, 4...20mA，这些标准的模拟信号将接到
模拟输入模块上。
由于PLC的CPU只能处理数字量信号，因此模拟输
2020/1/18
图5.6 模拟量输出与对应的数值
12
4、模拟量输出规格 FX0N-3A的模拟量输出规格如表5.2所示。
表5.2 FX0N-3A的模拟量输出规格
FX0N-3A的输出特性即模拟量输出与对应的数值如图5.6所示。根据图可以得出： 输出数字值转换模拟电压值: 255×10÷250=10.2 输出数字值转换模拟电流值: 255×(20–4)÷250+4=20.32
PLC编程的三大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解
PLC编程的3大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解1、 开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF（开关量只有两种状态0/1，包括开入量和开出量，反映的是状态）。
它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。
开关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。
所以，有时也称其为顺序控制。
而顺序控制又分为手动、半自动或自动。
而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。
2、 模拟量是指一些连续变化的物理量（数字量是不连续的。
反映的是电量测量数值），如电压、电流、压力、速度、流量等。
PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。
由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制。
由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。
模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量。
所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。
如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同时还要有模拟量输入单元(A/D)，把这些标准的电信号变换成数字信号。
模拟量输出单元(D/A)，以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。
所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。
这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。
例如：PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是0—10V，所要检测的是温度值0—100℃。
那么0—32767对应0—100℃的温度值。
然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。
如果想把温度值精确到0.1℃，把327.67/10即可。
模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。
这些都是PLC内部数字量的计算过程。
plc同步控制用法
plc同步控制用法
PLC（可编程逻辑控制器）在同步控制中可以通过多种方式来实现多个伺服电机的同步运行。
以下是具体的方式：
1. 通过模拟量控制：一般采用0～10V信号控制，几套伺服就配几个输出，脉冲控制。
你可以选用晶体管输出的PLC，通过发不同的脉冲数来控制伺服系统的速度。
2. 采用通讯的方式：如RS485、MODBUS、现场总线等。
简单的多个伺服电机转速的同步，完全可以PLC不同输出口发同一个速度出去，这个不是
跟随，伺服驱动有脉冲输出功能，可以用这个控制下一台伺服的速度。
3. 最简单的用第一个伺服驱动的输出控制第二个伺服驱动器：就可以实现同步运动了，只要要求不是太高这种方法完全可行。
4. 在一台电机上安装编码器：通过编码器的反馈去控制另一台电机，来达到同步。
此外，还可以通过PLC的简单运动模块的手动脉冲器/INC同步编码器输入、将三菱伺服放大器的串行ABS同步编码器及ABS/INC标度作为同步编码器轴使用、将三菱PLC模块的输入模块上连接的格雷码的编码器作为同步编
码器轴进行控制等。
以上方式仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。
PLC的模拟量控制
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
· 系统的输入信号： · 起动按钮 · 停止按钮 · 压力保护1 · 压力保护2 · 过载保护1 · 过载保护2 · 手动/自动转换 · 手动起动1 · 手动起动2
· 系统输出信号： · 1号和2号机组的控制 · 压力 · 过载 · 超低温报警
中央空调温度控制硬件连线图
复位到缺省设定值 缺 省 值 为 0
*#21
禁止调整偏移、增益值，缺省值为0（1为允许调整）
*#22
偏移、增益调整
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
G4
O4
G3
O3
G2
O2
G1
O1
*#23
偏移量 缺省值为0
*#24
增益值 缺省值为5000
#25-28
(完整版)西门子PLC编程模拟量
对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的问题。
不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。
比如有3个温度传感变送器：（1）、测温范围为 0~200，变送器输出信号为4～20ma（2）、测温范围为 0~200，变送器输出信号为0～5V（3）、测温范围为－100~500，变送器输出信号为4～20ma（1）和（2）二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同，（1）和(3)传感变送器输出信号一样，但测温范围不同，这3个传感变送器既使选用相同的模拟量输入模块，其转换公式也是各不相同。
一、转换公式的推导下面选用S7-200的模拟量输入输出模块EM235的参数为依据对上述的3个温度传感器进行转换公式的推导：对于(1)和（3）传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为0～20ma电流信号 ,20ma对应数子量=32000，4 ma对应数字量=6400；对于（2）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为0～5V电压信号，5V 对应数字量=32000，0V对应数字量=0；这3种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请见下图：上面推导出的（2-1）、（2-2）、（2-3）三式就是对应（1）、（2）、（3）三种温度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量的转换公式。
编程者依据正确的转换公式进行编程，就会获得满意的效果。
二、变送器与模块的连接通常输出4～20ma电流信号的传感变送器，对外输出只有 +、- 二根连线，它需要外接24V电源电压才能工作，如将它的+、- 二根连线分别与24V电源的正负极相连，在被测量正常变化范围内，此回路将产生4～20ma电流，见下左图。
1200plc模拟量指令
1200plc模拟量指令
PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制的电子设备，
它通过编程来控制和监控工业过程。
PLC通常可以处理数字输入和
输出信号，但也有一些PLC可以处理模拟量输入和输出信号。
在PLC中，模拟量指令用于处理模拟量信号。
模拟量信号是连
续变化的信号，例如温度、压力、流量等。
PLC可以通过模拟量输
入模块接收模拟量信号，然后使用模拟量指令对其进行处理和控制。
模拟量指令的功能包括以下几个方面：
1. 模拟量输入，PLC可以通过模拟量输入模块接收外部传感器
或设备的模拟量信号。
模拟量输入指令可以读取和处理这些信号，
并将其转换为数字值供PLC程序使用。
2. 模拟量输出，PLC可以通过模拟量输出模块控制外部执行器
或设备的模拟量信号。
模拟量输出指令可以将数字值转换为模拟量
信号，并发送给外部设备。
3. 模拟量计算，PLC可以使用模拟量指令进行各种模拟量计算，
例如加减乘除、比较、滤波等。
这些计算可以用于控制和调节工业过程中的模拟量变量。
4. 模拟量调节，PLC可以使用模拟量指令对模拟量信号进行调节和控制。
例如，可以使用PID（比例、积分、微分）算法来实现温度、压力等模拟量变量的闭环控制。
5. 模拟量报警，PLC可以使用模拟量指令监测模拟量信号的状态，并在达到预设阈值时触发报警。
这可以帮助运维人员及时发现和处理异常情况。
总之，PLC的模拟量指令提供了丰富的功能和灵活性，可以处理和控制各种模拟量信号。
通过合理的编程和配置，可以实现精确的模拟量控制和监测，提高工业过程的效率和可靠性。
PLC的模拟量控制
PLC是一种基于微处理器的工业自动化控制装置，通过编程实现各种逻辑控制、顺序控制、定时控制 等功能。它具有结构简单、编程方便、可靠性高、抗干扰能力强等优点，广泛应用于工业自动化领域 。
PLC的基本结构和工作原理
总结词
PLC的基本结构包括输入输出接口、中央 处理单元、存储器、电源等部分，工作 原理是通过扫描输入状态，执行用户程 序，刷新输出状态来实现控制功能。
感谢您的观看
THANKS
模拟量输出模块
模拟量输出模块用于将PLC的数字信号转换为模拟信 号，以驱动执行机构或其他模拟设备。
常见的模拟量输出模块有电压输出模块、电流输出模 块和电阻输出模块等，根据需要驱动的设备选择相应
的输出模块。
模拟量输出模块具有信号驱动功能，可以提供足够的 电流或电压以驱动设备，同时具有保护功能，防止过
02
模拟量控制基础知识
模拟量的概念和特点
模拟量
在连续时间或空间中变化的物理量， 如温度、压力、速度等。
特点
连续性、非离散性、物理量之间存在 直接关系。
模拟量控制系统的组成
传感器
用于检测被控对象的物理量，并将物理量转换为电信号。
变送器
将传感器输出的电信号转换为标准信号，如4-20mA或0-10V。
PLC的编程语言和编程工具
总结词
PLC的编程语言包括指令表（IL）、梯形图（LD）、结 构化文本（ST）等，常用的编程工具有西门子的TIA Portal、三菱的GX Works等。
详细描述
PLC的编程语言有多种，其中最常用的是指令表（IL） 和梯形图（LD）。指令表是一种类似于计算机汇编语言 的文本编程语言，而梯形图则是一种图形化的编程语言， 易于理解和使用。此外，还有一些结构化文本（ST）等 编程语言可供选择。为了方便编程和调试，许多PLC厂 商都提供了各自的编程工具软件，如西门子的TIA Portal、三菱的GX Works等。这些软件提供了友好的 用户界面和丰富的功能，使得PLC的编程更加简单和高 效。
plc中模拟量中的共模
在PLC（可编程逻辑控制器）的模拟量输入中，共模（Common Mode）是一个关键概念。
共模电压是指在一个系统中，所有信号线对地的平均电压。
在模拟量输入中，共模电压必须被控制在一定的范围内，以防止对信号造成干扰。
共模电压的限制通常是为了防止电磁干扰（EMI）和电气噪声。
过高的共模电压可能导致信号的失真或误读，从而影响PLC对模拟量的准确处理。
此外，PLC的模拟量输入模块通常具有共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio, CMRR）这一性能指标。
这个比值表示模块抑制共模信号的能力，通常以分贝（dB）为单位。
例如，如果模块的CMRR为40dB，那么它就能抑制掉大约99.99%的共模信号。
在PLC的模拟量输入模块中，还有一种叫做“屏蔽层单端接地”的做法。
这种接地方式是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地，另一端不接地或通过保护接地。
这样做可以减小感应电压，从而降低共模电压对信号的影响。
总的来说，理解和控制共模电压对于确保PLC模拟量输入的准确性和稳定性非常重要。
PLC关于模拟量的处理
模拟量的处理1、模拟量的规范化读入模拟量输入模块的输入信号都与实际的物理量相对应，如用一个液位传感器-变送器来测量罐的液位，测量范围为0～500L，对应的输出电压为0～10V。
假设将该模拟量信号接入模拟量输入模块，对应于0～10V的电压信号，其转换值为0～27648，该数值应该进一步转换为实际物理量值（如：0～500L），这个过程称为“规范化”。
在STEP7的标准库中有可用于模拟量规范化的功能FC105，使用FC105（符号名为“SCALE”）可以将从模拟量输入模块所接收的整型值转换为以工程单位表示的介于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型值。
IN：欲转换为以工程单位表示的实型值的输入值（整数类型），可直接从模拟量输入模块接收数据；LO_LIM：以工程单位表示的下限值，实数类型；HI_LIM：以工程单位表示的上限值，实数类型；OUT：规范化后的值（物理量），实数类型；BIPOLAR：“1”表示输入值为双极性，“0”表示输入值为单极性。
示例说明，如果I0.0为“1”且M0.0为“0”，则可将地址为288的模拟量输入通道值（0～27648）转换为介于0.0和500.0之间的实型值，并写入MD104。
PIW288 为27648（01101100，00000000）MD104显示的值为500.00（注意MD104的值为实数显示）；PIW288为27036（01010001，00000000）MD显示的值为375.00；PIW288为13824（00110110，00000000）MD104显示的值为250.00；PIW288为6912（00011011，00000000）MD显示的值为125.00。
FC105的功能可用下式表示：常数K1和K2根据输入值是双极性还是单极性来设置。
假定输入整型值介于-27648与27648之间，则K1=-27648.0，K2=+27648.0；假定输入整型值介于0和27648之间，则K1=0.0，K2=+27648.0。
PLC调试中常见的模拟量输入输出问题及解决方法
PLC调试中常见的模拟量输入输出问题及解决方法在PLC（可编程逻辑控制器）调试过程中，模拟量输入输出问题是一种常见的挑战。
本文将探讨PLC调试中常见的模拟量输入输出问题，并提供一些解决方法。
1. 电源问题当PLC的电源供应不稳定或电源线路存在噪音时，模拟量输入输出的准确性可能会受到影响。
为了解决这个问题，可以考虑以下措施：- 确保PLC的电源电压稳定，使用稳定性高的电源设备。
- 使用滤波器或稳压器来减少电源噪音。
- 对电源线路进行绝缘和屏蔽，以减少外界干扰。
- 定期检查电源线路，确保连接良好。
2. 信号干扰模拟量信号容易受到电磁干扰或信号回路的交叉干扰。
以下方法可帮助解决信号干扰问题：- 使用防干扰的电缆或信号线，降低干扰的影响。
- 将模拟量输入线路与高压电源线路或高频电源线路保持一定的距离，以减少相互干扰。
- 如果信号线路较长，可以考虑使用信号放大器或信号隔离器来提高信号抗干扰能力。
3. 精度问题PLC模拟量输入输出模块的精度是保证系统运行准确的重要指标。
如果模块精度较低，可能导致输出信号不准确。
以下是几种解决方法：- 选择具有较高精度的模拟量输入输出模块。
- 校准模块，确保输入输出信号的准确度。
- 确保传感器的精度和测量范围与模块匹配，以避免精度损失。
- 定期检查模块的性能，确保其正常工作。
4. 信号转换问题在PLC系统中，有时需要将不同类型的信号进行转换，例如将电压信号转换为电流信号。
在进行信号转换过程中可能会出现问题。
以下是一些应对方法：- 理解信号转换的原理，确保正确连接转换装置。
- 检查转换装置的输入输出范围和转换精度，确保其满足系统要求。
- 验证信号转换后的准确性，可以通过比对与信号源的实际值来进行检查。
5. 信号采样频率信号采样频率是指PLC系统对模拟量输入信号的采样速率。
如果采样频率过低，可能无法准确捕捉到信号的快速变化。
以下方法可用于解决采样频率问题：- 确认PLC的采样频率是否满足系统需求。
浅谈S7-200PLC模拟量输入处理方法
浅谈S7-200PLC模拟量输入处理方法S7-200系列PLC是SIEMENS公司新推出的一种小型PLC。
它以紧凑的结构、良好的扩展性、强大的指令功能、低廉的价格，已经成为当代各种小型控制工程的理想控制器。
S7-200PLC包含了一个单独的S7-200CPU和各种可选择的扩展模块，可以十分方便地组成不同规模的控制系统。
其控制规模可以从几点到上百点。
在生产过程中，存在大量的物理量，如压力、温度、速度、旋转速度、pH值、粘度等。
为了实现自动控制，这些模拟量信号需要被PLC处理。
S7-200PLC模拟量输入扩展模块分为模拟量输入模块、模拟量输入/输出混合模块。
模拟量输入扩展模块提供了模拟量输入功能。
S7-200的模拟量输入扩展模块具有较大的适应性，可以直接与传感器相连，有很大的灵活性，并且安装方便。
1S7-200系列PLC模拟量输入模块介绍1.1主要模块的功能及特性1.1.1模拟量输入模块EM231。
EM231具有４路模拟量输入，输入信号可以是电压也可以是电流，其输入与PLC具有隔离。
输入信号的范围可以由SW1、SW2和SW3设定。
输入特性：4路模拟量输入电源电压：标准24VDC/4mA输入类型：0～10V、0～5V、±5V、±2.5V、0～20mA分辨率：12bit转换速度：250µs隔离：有1.1.2模拟量混合模块EM235。
EM235具有４路模拟量输入和１路模拟量输出。
它的输入信号可以是不同量程的电压或电流。
其电压、电流的量程是由开关SW1、SW2到SW6设定。
EM235有１路模拟量输出，其输出可以是电压也可以是电流。
1.2模块的寻址方式和模拟量值的表示方法1.2.1模拟量输入模块的寻址—模拟量输入映像区（AI区）。
模拟量输入映像区是S7-200CPU为模拟量输入端信号开辟的一个存贮区。
S7-200将测得的模拟值（如温度、压力）转换成1个字长的（16bit）的数字量，模拟量输入用区域标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。
第7章PLC在模拟量闭环控制中的应用
1 TI
t
e(t)dt TD
0
de(t dt
)
]
M
initial
2．PID控制器的数字化 上式中的积分对应于图7-7中误差曲线e(t)与坐标轴包围的面积（图中的灰 色部分）。一般用图7-7中的矩形面积之和来近似精确积分。 在误差曲线e(t)上作一条切线，该切线与 x 轴正方向的夹角 α 的正切值tgα 即为该点处误差的一阶导数de(t)/dt。
7.2.3 PID参数整定的实验
用作者编写的子程序“被控对象”来模拟PID闭环中的被控对象（见图715），被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节，其增益为GAIN，3个惯 性环节的时间常数分别为TIM1～TIM3。DISV是系统的扰动输入值。
主程序中T37和T38组成了方波振荡器，用 来提供周期为60s、幅值为20.0%和70.0%的方 波设定值。在主程序中调用PID向导生成的子 程序PID0_CTRL。CPU按PID向导中组态的采 样 周 期 调 用 PID 中 断 程 序 PID_EXE ， 在 PID_EXE中执行PID运算。PID_EXE占用了定 时中断0，模拟被控对象的中断程序INT_0使
用定时中断1。 设定值Setpoint_R是以百分数为单位的浮点
数。Auto_Manual（I0.0）为ON时为自动模式。
实际的PID控制程序不需要调用子程序“被控对象”，在主程序中只需要调 用子程序PID0_CTRL，其输入参数PV_I应为实际使用的AI模块的通道地址 （例如AIW0），其输出参数Output应为实际使用的AO模块的通道地址（例如 AQW0）。
6．变送器的选择 AI模块的电压输入端的输入阻抗很高，微小的干扰信号电流将在模块的输入 阻抗上产生很高的干扰电压。远程传送的模拟量电压信号的抗干扰能力很差。 电流输出型变送器具有恒流源的性质，恒流源的内阻很大。PLC的AI模块的 输入为电流时，输入阻抗较低，例如250。干扰信号在模块的输入阻抗上产生 的干扰电压很低，模拟量电流信号适用于远程传送。
S7-300程序设计方法(模拟量控制)
S7-300程序设计方法(模拟量控制)S7-300程序设计方法(模拟量控制)1、概述本文档旨在介绍使用S7-300 PLC进行模拟量控制的程序设计方法。
模拟量控制是指通过对模拟量进行读取和控制，实现对某个过程或设备的精确控制。
2、硬件准备在开始程序设计前，需要准备以下硬件设备：- S7-300 PLC主机- 模拟量输入模块- 模拟量输出模块- 传感器设备3、软件配置在进行程序设计前，需要进行一些软件配置：- 安装S7-300 PLC编程软件- 建立PLC连接- 配置模拟量输入输出模块- 配置传感器设备4、建立IO连接在程序设计前，需要建立正确的IO连接，确保PLC能够读取模拟量输入信号和控制模拟量输出信号。
具体步骤如下：4.1 针对模拟量输入模块，连接传感器设备到相应输入通道。
4.2 针对模拟量输出模块，连接控制设备到相应输出通道。
5、创建数据块在开始程序设计前，需要创建数据块，用于存储PLC读取的模拟量输入信号和控制的模拟量输出信号。
具体步骤如下：5.1 在S7-300 PLC编程软件中，创建一个新的数据块。
5.2 在数据块中定义模拟量输入信号和模拟量输出信号的数据类型和变量名。
6、编写程序功能块根据实际需求，编写程序功能块来实现对模拟量的读取和控制。
具体步骤如下：6.1 在S7-300 PLC编程软件中，创建一个新的程序功能块。
6.2 在功能块中编写读取模拟量输入信号的代码，并将其保存到数据块中的相应变量。
6.3 在功能块中编写控制模拟量输出信号的代码，并将其输出到对应的输出通道。
7、程序调试完成程序编写后，需要对程序进行调试，确保读取的模拟量输入信号准确，并且控制的模拟量输出信号符合预期。
具体步骤如下：7.1 使用S7-300 PLC编程软件进行在线监视，观察模拟量输入信号的数值变化。
7.2 根据实际需求，调整程序功能块中控制模拟量输出信号的代码，确保输出信号的精确控制。
8、系统验证在完成程序调试后，进行系统验证，确保模拟量控制系统运行正常。
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PLC对模拟量的控制作者：黄静毕波来源：《电脑知识与技术》2009年第31期摘要:在工业生产领域中,特别是连续型生产过程中常常需要对电流,电压,温度,压力等物理量进行控制。
用PLC来控制模拟量可以充分利用PLC强大的数字与逻辑处理功能,在控制模拟量的同时,还可以进行开关量的控制。
该文着重介绍了如何用PLC对模拟量进行控制。
关键词:PLC;模拟量;数字量;转换中图分类号:TP335文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-pppp-0cPLC Analog Volume ControlHUANG Jing, BI Bo(Vocational & Technical College, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)Abstract: In industrial control field, especially continuous production, we often need gather and control some analog signal, just as current, voltage, temperature, pressure and so on. Control analog quantity by PLC can take full advantage of its powerful date and logic process function, and at the same time it also can control switching value. This article mainly introduces how to process analog signal using PLC.Key words: PLC; analog quantity; digital quantity; conversion为了适应现代工业发展的需要,要求作为工业控制电子设备的PLC能对这些量进行控制。
为此,各PLC厂家都在这方面进行了大量的开发。
目前,不仅大中型机可以进行模拟量控制,小型机也可以。
我们都知道模拟量是指一些连续变化的物理量。
而PLC是由继电器控制电路引进微处理器技术后发展而来,可以方便、可靠地进行开关量的控制。
PLC进行模拟量控制,需要将模拟量转换成数字量,数字量的本质也就是开关量。
经转换后的模拟量,对有较强信息处理的PLC并不难。
由于PLC是基于计算机技术的控制器,有很强的数字处理与逻辑处理功能,所以,只要有合适的算法,一般来说多数控制要求总是可以实现的。
用PLC进行模拟量控制有一个明显的好处:在进行模拟量控制的同时,可进行开关量的控制,这是其他控制器所不能与之相比的。
本文主要探讨的就是PLC对模拟量的处理过程。
1 PLC处理模拟量的一般过程模拟量是连续量,如温度,湿度,流量等多数是非电量。
而PLC只能处理数字量、电量。
这就需要有相应的转换装置对信号进行转换。
PIC可以有很多具有特殊功能的扩展模块,模拟量模块则是其中的一种。
它包括数模转换模块和模数转换模块。
例如,数模转换模块可将一定的数字量转换成对应的模拟量(电压或电流)输出,这种转换具有较高的精度。
一般来讲,其控制过程是:首先用传感器采集信息,并把它变换成标准电信号,送到模拟量模块;模拟量模块把标准电信号转换成PLC可处理的数字信息;PLC按要求对此信息进行处理,并产生相应的控制信息送回模拟量模块;模拟量模块得到控制信息后,经变换,再以标准信号的形式传给执行器;执行器对此信号进行放大和变换,产生控制作用,施加到受控对象上。
图1示出以上介绍的模拟量控制过程。
■图1 模拟量控制过程2 模拟量信息的采集模拟量是连续量,多数是非电量。
而PLC只能处理数字量、电量。
需要有传感器接收模拟量信号,并把模拟量信号转换成电信号。
如果转换后的信号不是标准的电信号,如4～20mADC、1～5VDC、0～10VDC,还需要用变送器把非标准信号变换为标准的电信号。
变送器能够将温度、压力、长度、位置等物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出,热电偶电热调节器及电阻温度检测器都是常用的温度测量变送器。
信号经传感器,变送器处理后进入PLC的输入接线端子。
输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口,输入接线一般指外部传感器与输入端口的接线。
输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。
输入器件接通进入,输入端接通,输入线路闭合,同时输入指示的发光二极管亮,输入信号进入PLC等待输入采样。
PLC的模拟量模块能够在同一个端口接收不同的标准信号,只要在模块上的拨动开关上进行相关设定,就可以直接应用。
要注意的是:不同厂家的不同机型对进入其输入通道的信号要求可能会有所不同。
比如三菱的FX2N-2AD不能将一个通道作为模拟电压输入而将另一个作为电流输入。
这是因为两个通道使用相同的偏值量和增益值。
3 模拟量信息的变换和处理接收到的标准电信号是连续量,PLC是不能直接处理的。
为此需要对其进行采样与量化,转换为PLC能够进行处理的数字量。
首先对模拟量按一定时间间隔取值,进行采样。
采样后得到的量即为离散量。
它只能代表采样的瞬间的模拟量值,不能代表其它时刻的模拟量值。
显然,采样时间间隔越短,取样点越密集,就越能体现原始模拟信号的特征。
为了保证采样信号能较少失真地恢复为原来的连续信号,根据采样定理,采样频率一般应大或等于系统最大频率的两倍。
最大频率是系统幅频特性上幅值为零时的频率。
接下来要对离散量进行量化,求与实际的离散量最为接近的数字量。
所谓量化,就是度量采样后离散信号幅度的过程。
量化精度是就是度量时分级,好比一把尺子的刻度划分。
量化后得到的离散量就是PLC可以进行处理的数字量。
由量化的过程可知,数字量在时间上与取值上都是离散的。
转换后的数据量可以是八位二进制数、十二位二进制数、或者更高。
对应的分辨率分别为量程的1/256、1/4096、或更小。
如果选择的位数多,分辨率高,精度也高,量化后的值与模拟量的原值的误差也越小。
但位数多,模块价格也昂贵。
如果高过16 位,还要用双字指令处理,这将在一定程度上增加资源开销与处理时间。
在实际应用中,接收到的模拟信号不可能是理想信号,会受到各种干扰,为了削弱干扰对于模拟信号的影响,需要对模数转换结果按一定的算法进行过滤处理。
这一过程称为数字滤波。
常用的简单滤波设计方法如下:对现场模拟信号连续采样3次,采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。
3次采样数据分别存放在三个不同的数据寄存器中,当最后一次采样结束后,将3次采样数据的平均值作为本次采样结果存放在数据寄存器中,作为实际输入信号。
在实际应用中,可以根据需要适当地增加采样次数,以达到更好的效果。
对输入的模拟量处理好之后,就是根据通道的输入特性,找出实际物理量和数字量的对应关系。
图2列出的是数字量位数为12位的模拟量模块的通道的输入特性。
例如:压力传感器的量程为0～10MPa,输出信号为0～10V,选择FX2N-2AD的量程为0～10V,转换后的数字量为0-4000,假设转换后得到的数字为N,求以kPa为单位的压力值。
显然0～10MPa对应转换后的数字0～4000。
转换公式为:P= (10000×N)/4000=2.5N (kPa)注意: 在运算时一定要先乘后除,否则将会损失原始数据的精度。
找到对应关系后,根据控制要求对数据量进行处理。
再将处理结果输出到执行机构。
如果有输出执行的控制信息(数字量)需要送到输出模拟量模块,模拟量模块得到控制信息后,要经D/A 变换成模拟量,再以标准信号的形式传给执行器,执行器对此信号进行放大和变换,产生控制作用,施加到受控对象上。
4 应用案例现列举一个温控炉的恒温控制的案例来说明如何编程实现PLC对模拟量的控制。
让温控炉的炉温保持在一个设定的温度值上,最简单的控制方法是,不停地读入当前的温度值,并与设定值比较。
如实际温度小于设定值,则控制一个逻辑量处于ON,用其让加热器得电。
反之,如实际温度大于设定值,则控制这个逻辑量处于OFF,让加热器失电。
其控制过程如图3所示。
我们采用一体化温度变送器来检测当前温度,直接将PT100热电阻的阻值变化转换为4～20mA电流(模拟量4～20mA电流信号在工程中最为常用,其主要优点是抗干扰能力强。
),检测范围为0～400℃。
4～20mA电流与0～400℃数据对应,通过4～20mA电流间接可测量和反映实际温度。
在这个控制过程中,有一个模拟量(温度)和一个开关量(温控炉的得失电)。
据此,PLC 选用三菱的FX2N-16MR(16个开关量控制),模拟量输入模块选用三菱的FX2N-2AD(2个模拟量输入通道)。
该模拟量模块的数字量位数为12位,内部共有18个缓冲寄存器(BFM),用来与主机FX2N-16MR进行数据交换,每个缓冲寄存器的位数为l6位,数据传输使用FROM,TO指令。
将FX2N-2AD安装在紧靠基本单元FX2N-16MR的位置,其模块编号为0,选用通道1作为模拟量的输入通道。
图4所示的是当X0接通时,PLC读取模拟量并将其转换为数字量的程序。
通道1转换后的数字量就存放在寄存器D10O中。
如果现场的干扰较大,读取的数字值不稳定,可使用平均值数据,也就是我们前面介绍的滤波处理。
可在图4所示的程序后面添加如下程序(图5)。
得到转换后的数字后,在根据控制要求进行处理。
将其与恒温控制设定的温度值所对应的数字值(设定值)相比较,如果大于设定值,则停止加热。
如果小于设定值,则继续加热。
这一部分的处理是对开关量的处理,就不详细说明了。
5 结束语通过PLC模拟量模块对数据的转换和传递,PLC可以很轻松地实现对模拟量的控制。
此外,PLC模拟量的扩展模块除了普通的模入模块外,还有专门用于处理温度量的温度模块,用于通讯的通讯模块等一些特殊的功能模块。
用PLC进行工业控制,可以很方便地与各种扩展模块组合在一起使用,并可用PID或模糊控制算法实现其控制要求,从而获得很高的控制质量。
参考文献:[1] 杨广才,唐学媛.PLC软件数字滤波的应用[J].自动化技术与应用,2008(2):27.[2] 日本三菱电气公司.三菱FX系列特殊功能模块手册[Z].[3] 宋伯生.可编程序控制器·配置·编程·联网[M].北京:中国劳动出版社,1998.。