模拟量的输入输出讲解
第9章 PLC的模拟量输入与输出
绪论EXIT
9.1 欧姆龙PLC模拟量模块
一、CJ系列PLC模拟量输入模块及应用
• 模拟量输入模块的功能是将输入PLC的外 部模拟量转换为PLC所需的数字量
• 模拟量输入模块有2路、4路、8路等规格 • 当执行读模拟量指令时，指定输入通路中
• 本系统使用了1个16点输入 模块，1个16点输出模块和 1个8路模拟量输入模块
绪论EXIT
数据区参数的配置
CJ1W-AD081-V1对应CIO区通道分配
通道号
位号
I/O
(字号) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
输出（从 CPU到模
块）
输入（从 模块到 CPU）
n
n+1 n+2 n+3 n+4 n+5 n+6 n+7 n+8
n+9
未用
峰值保持功能（0：未用； 1：使用）
87654321
第1路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
第2路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
第3路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
第4路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
• 上电之前必须设置 好单元号
• 单元号与CIO区、 DM区通道有对应 关系
绪论EXIT
单元号与CIO区、DM区通道的对应关系
开关设置 单元号 CIO起始通道号n CIO区通道范围 DM起始通道号m
DM区通道范围
00
0#
01
1#
02
《模拟量的输入输出》课件
电压输出型设备可以将电 信号转换为电压模拟信号 ，常用于电压源的输出。
电流输出型设备可以将电 信号转换为电流模拟信号 ，常用于需要恒流源的场 合。
电阻输出型设备可以将电 信号转换为电阻模拟信号 ，常用于需要调节阻值的 场合。
模拟量输出的电路设计
放大电路可以将微弱的电信 号放大到足够的幅度，以满
足输出要求。
模拟量输出的电路设计需要 考虑信号的放大、滤波、隔
离和保护等方面。
01
02
03
滤波电路可以去除信号中的 噪声和干扰，提高信号的纯
净度。
隔离电路可以避免不同电路 之间的相互干扰，保护电路
的安全运行。
04
05
保护电路可以防止电路过载 、过流和过压等异常情况对
电路的损害。
04
模拟量输入输出转换
模拟量输入输出转换的原理
将物理量转换为模拟量信号的装置。
模拟量与数字量的区别
01 数字量
离散的量，如开关状态、二进制数等。
02 转换方式
模拟量通过连续变化表示物理量，数字量通过离 散状态表示信息。
03 传输方式
模拟量信号通过电缆传输，易受干扰；数字量信 号通过数字通信传输，抗干扰能力强。
模拟量的应用领域
工业控制
如温度、压力、流量等参 数的监测和控制。
模拟量输入的电路设计
模拟量输入的电路设计需要考虑信号 源、信号调理电路和测量设备的特性 。
信号调理电路的设计需要考虑噪声抑 制、抗干扰能力和线性范围等因素， 以确保测量结果的准确性和可靠性。
电路设计需要确保信号源与测量设备 之间的阻抗匹配，以减小信号损失和 失真。
03
模拟量输出
模拟量输出的原理
模拟量输入与输出
被测 控的 对象
传感器
采样保持
开关控制部件
A/D
单片 微机 应用 系统
模拟执行部件
D/A
图8－1 单片机应用系统
一 、A/D转换原理与接口
1 A/D转换器常用芯片简介 A/D转换器就是将模拟信号转换为数字信号得器件,种类繁
多,性能各异。与单片机得接口形式也不尽相同,但大致分为并 行接口和串行接口两种。
时钟频率高,A/D转换速度快。允许范围为10～1280KHz 。 通常由80C51 ALE端直接或分频后与0809 CLK端相连接。 ⑷ D0～D7:数字量输出端。 ⑸ OE:A/D转换结果输出允许控制端。 OE=1,允许将A/D转换结果从D0～D7端输出。通常由80C51得端与0809片选端(例如P2、0) 通过或非门与0809 OE端相连接。 ⑹ ALE:地址锁存允许信号输入端。
0809 ALE信号有效时将当前转换得通道地址锁存。 ⑺ START:启动A/D转换信号输入端。
当START端输入一个正脉冲时,立即启动0809进行A/D转换。START端与ALE端连在一 起,由80C51WR与0809片选端(例如P2、0)通过或非门相连。 ⑻ EOC:A/D转换结束信号输出端,高电平有效。 ⑼ UREF(+)、UREF(-):正负基准电压输入端。 ⑽ Vcc:正电源电压(+5V)。GND:接地端。
图8-6 ADC0832与单片机接口
[例2] 设图8-6接口电路用于一个模拟量输入得检测系统。Ui为待转换 得模拟输入电压,要求对Ui连续采样10次,每次采样值经串行A/D转换 电路(ADC0832)转换成数字量,并按顺序依次存于片内RAM得 30H~39H单元中。采样完10次后停止。
C语言数据采集串行A/D转换参考程序: #include<reg51、h> //包含单片机特殊功能寄存器得头文件 #define uchar unsigned char //定义uchar为无符号字符数据类型 static uchar data x[10]; //定义10个单元得数组,存放结果 sbit CS=P3^4; //将CS位定义为P3、4引脚 sbit CLK=P1^0; //将CLK位定义为P1、0引脚 sbit DIO=P1^1; //将DIO位定义为P1、1引脚 unsigned char A_D() //A_D转换函数。功能:将模拟信号转换成数字信 号
模拟量的输入输出原理
硬件设置
1).每个模拟量模块可以选着不同的测量类型和范围， 通过量程卡上的适配开关可以设定测量的类型和 范围。 2).没有量程卡的模块具有适应电压和电流测量的不 同接线端子，通过正确的连接可以设置测量的类 型。 3).设置类型：A(热电阻、热电偶) B(电压) C(四线制电流) D(二进制电流)
模拟量输入模块 SM331
1).用于将模拟量信号转换为CPU内部处理的 数字信号主要成分是A/D转换器。 2).输入的信号一般是模拟量变送器输出的标 准直流电压、电流信号。（0~5V,4~20mA) 3).可以直接与温度传感器相连，但这次试验 中为了显示当前温度采用了AI818变送及显 示功能。 4).外壳上有LED指示灯可以用于显示故障错 误且前面板有标签可以标注。
模拟量输出模块SM332
1).用于将CPU送给的数字信号转换为成比列 的电流信号或电压信号。 2).各通道均有模拟量输出都有故障指示灯， 可以读取诊断信息。 3).由负载和执行器提供器提供电流和电压。 4).额定负载电压均为DC24V,最大短路电流为 25mA,最大开路电压为18V。
模拟量输出模块接线图
模拟量的输入输出原理
制作人
PLC信号模块
模拟量: 在时间上或数值上都是连续的物理量称为， 模拟量 在时间上或数值上都是连续的物理量称为，一般模拟量
输入输出分别用AI/AO表示。 表示。 输入输出分别用 表示 通常用通道表示一路输入信号。 通常用通道表示一路输入信号。
模拟信号模块：输入模块 模拟信号模块：输入模块SM331 输出模块SM332 输出模块 输入输出SM334/SM335 输入输出 数字信号模块: 输入模块SM321 数字信号模块 输入模块 输出模块SM322 输出模块 输入输出SM323 输入输出
V20变频器如何使用模拟量输入、输出定标
V20变频器如何使用模拟量输入、输出定标V20变频器共有两个模拟量输入AI1，AI2和一个模拟量输出AO1。
模拟量输入有哪些类型？与AI相关的参数有哪些？如何实现AI定标？与AO相关的参数有哪些？如何实现AO定标？下面将分别介绍V20变频器的模拟量输入和模拟量输出功能，并通过举例来回答上述问题。
模拟量输入概述V20变频器共有两个模拟量输入：AI1和AI2。
AI1为单端双极性输入，可设置为0到10V电压输入、-10V到10V电压输入和0到20mA电流输入三种输入模式；AI2为单端单极性输入，可设置为0到10V电压输入和0到20mA电流输入两种输入模式。
模拟量输入相关参数如下表所示，从r0751到P0762的12个参数有in000和in001两个下标，其中下标0代表AI1，下标1代表AI2：说明参数号r0750 显示变频器具有的模拟量输入个数r0751 显示模拟量输入状态字，表示AI1、AI2信号是否丢失。
该参数为16位无符号数，可整体连接至CI参数或者按位连接至BI参数第0位为1：AI1信号丢失第1位为1：AI2信号丢失第8位为1：AI1信号未丢失第9位为1：AI2信号未丢失r0752 显示滤波之后、定标之前的模拟量输入实际值，单位为V 或mAP0753 模拟量输入的平滑滤波时间(ms)，增大该值可以平滑模拟量输入，减少信号抖动，但响应时间也会相应延长。
设置为0表示禁用滤波器r0754 以百分数形式显示滤波之后、定标之后的模拟量输入值r0755 以十进制数形式显示滤波之后、定标之后的模拟量输入值，最大为16384P0756 设置模拟量输入类型和是否使能AI信号丢失监控功能：0：0V到10V电压输入1：0V到10V电压输入，带监控功能2：0mA到20mA电流输入3：0mA到20mA电流输入，带监控功能4：-10V到10V电压输入P0757 模拟量输入定标的X1值(V/mA)，即定标直线第一个点的横坐标值P0758 模拟量输入定标的Y1值(%)，即定标直线第一个点的纵坐标值P0759 模拟量输入定标的X2值(V/mA)，即定标直线第二个点的横坐标值P0760 模拟量输入定标的Y2值(%)，即定标直线第二个点的纵坐标值P0761 模拟量输入死区的宽度(V/mA)P0762 定义从模拟量设定值信号丢失到故障代码F80出现的延迟时间(ms)P2000 基准频率(Hz)，百分数100%或十六进制数4000[Hex]对应的频率值模拟量输入定标模拟量输入定标的作用是生成一条直线，形成实际输入电压或电流与模拟量输入百分数之间的一一对应关系。
模拟量输入、输出通道
医疗设备
在医疗设备中，模拟量输入/输出通道用于监测患者 的生理参数和实现设备的控制，如监护仪、呼吸机 等。
模拟量输入/输出通道的重要性
80%
提高设备的控制精度
模拟量输入/输出通道能够实时、 准确地反映输入信号的变化，从 而提高设备的控制精度和稳定性 。
模拟量输入通道的参数与性能指标
01
02
03
04
分辨率
分辨率是指模拟量输入通道能 够识别的最小电压或电流值， 通常以位数或比特数表示。高 分辨率的模拟量输入通道能够 提供更精确的测量结果。
线性度
线性度是指模拟量输入通道的 输入与输出之间的线性关系。 理想的线性度应该是100%，但 实际中的线性度可能会受到多 种因素的影响而有所偏差。
根据接口类型，正确连接信号线，避免信号干扰或数据传输不稳定。
接地处理
为了减少电磁干扰和保护设备，应确保良好的接地措施。
接口保护
在接口电路中加入适当的保护元件，如瞬态抑制二极管、滤波电容等， 以防止过压、过流等异常情况对接口造成损坏。
05
模拟量输入/输出通道的调试与校准
调试步骤与注意事项
检查硬件连接
采样速率
精度
采样速率是指模拟量输入通道 每秒钟能够采样的次数，通常 以赫兹（Hz）或千赫兹（kHz） 表示。高采样速率的模拟量输 入通道能够提供更准确的实时 响应。
精度是指模拟量输入通道的实 际输出值与理论输出值之间的 最大偏差。精度越高，表示模 拟量输入通道的误差越小，测 量结果越准确。
03
模拟量输出通道
精度
模拟量输入输出模块参数
模拟量输入输出模块是工业自动化系统中常见的一种设备，用于实现模拟信号的输入和输出。
以下是模拟量输入输出模块的一些主要参数：
1.输入范围：模块的输入范围是指其可以接收的模拟信号的最大和最小值。
这
个范围通常是根据模块的规格和设计要求来确定的。
2.分辨率：分辨率是指模块在模拟信号转换过程中能够分辨的最小变化量。
它
通常用位数来表示，例如12位或16位等。
分辨率越高，模块对模拟信号的精度就越高。
3.采样速率：采样速率是指模块在单位时间内对模拟信号进行采样的次数。
采
样速率越高，模块对模拟信号的响应速度就越快。
4.输出类型：模块的输出类型是指其能够输出的模拟信号的类型。
常见的输出
类型有电压输出和电流输出等。
5.输出范围：模块的输出范围是指其可以输出的模拟信号的最大和最小值。
这
个范围通常是根据模块的规格和设计要求来确定的。
6.线性度：线性度是指模块在输入和输出之间保持线性关系的能力。
线性度越
高，模块对模拟信号的响应就越准确。
7.噪声和漂移：噪声和漂移是指模块在输入和输出过程中引入的误差。
这些误
差会对模拟信号的精度产生影响，因此需要控制在一定的范围内。
总之，模拟量输入输出模块的参数需要根据实际应用需求进行选择和配置，以确保其能够准确、快速地实现模拟信号的输入和输出。
7.4 模拟量的输入输出
模/数(A/D)转换器 (A/D)转换器
一、A/D转换器 一、A/D转换器
将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机进 行处理。
1、主要技术指标
1）精度：在A/D转换时，模拟量和数字量之间并不是一 一对应的，一般是某个范围的模拟量对应一个数字量，因 此，转换精度是指A/D转换器的实际输出数字量与理论输 出值接近程度。是由各种因素引起的误差共同决定，误差 包括：量化误差、非线性误差、其他误差。 2）转换时间：完成一次AD转换所需要的时间，即从发 出启动转换命令信号到转换结束信号有效时间的时间间隔。 3）输入的动态范围；即量程，是指能转换的模拟输入电 压的变化范围。分为单极性和双极性两种。
2、A/D转换器的工作原理
实现A/D转换的方法很多，基本转换原理可归纳为比较 比较和 比较 计算两个过程，根据转换方法，A/D转换器分为两大类： 计算 1）直接比较型：将被转换的模拟输入信号直接与一个特定 的基准源进行比较后得到数字量，如计数式和逐次逼近式。 2）间接比较型：输入的模拟信号不直接与基准源比较， 而是将其转换为中间物理量，如时间、频率等，再转换为数 字量，如双积分式A/D转换。
～
～
1） 首先CPU发出3位通道地址信号ADDC、ADDB、ADDA； 2） 在通道地址信号有效期间，使ALE引脚上产生一个由低到 高的电平变化，即脉冲上跳沿，它将输入的3位通道地址锁存到 内部地址锁存器； 3） 给START引脚加上一个由高到低变化的电平，启动A/D转 换； 4） 变换开始后，EOC引脚呈现低电平，一旦变换结束，EOC 又重新变为高电平； 5） CPU在检测到EOC变高后，输出一个正脉冲到OE端，将转 换结果取走。
2）单缓冲方式：就是使DAC0832内部的两个寄存器中， 一个处于直通方式，另一个处于锁存方式，输入数据只经过 一级缓冲器就送入D/A转换器，被转换为模拟量。 一般情况下是将 WR2 和 XFER 接地，使得DAC寄存器处于 直通方式，只需执行一次写操作，就可完成D/A转换。 3）双缓冲方式：是使输入寄存器和DAC寄存器均处于锁 存状态，数据要经过两级锁存后再送入D/A转换器，即要经 过两次写操作才能完成一次D/A转换。 将数据写入输入寄存器； 将输入寄存器的内容写入DAC寄存器。
模拟量输入输出AD-DA使用教程
AD与DA功能说明一、关于AD所使用的寄存器功能：1）D8050：模拟量AD时钟分频（设定值：0~3，默认为：2），0－AD时钟为CPU时钟2分频；1－AD时钟为CPU时钟4分频；2－AD时钟为CPU时钟6分频；3－AD时钟为CPU时钟8分频；AD时钟不能大于14M；2）D8051：模拟量AD采样次数（设定值：3~50次，默认为：22）的设置数据在下次上电生效；二、关于上下量程设置与使用1、上下量程支持设置成负数，上量程必须大于下量程；2、如果上下量程均为0，则不进行对应量程的数据转换；3、当上下限量程均为0时，DA数据的输入范围：0~4095，反之，DA数据的输入范围：>=下限量程，<=上限量程；数据在上述数据外时，PLC报6712故障；三、RD3A与WR3A使用说明1、RD3A的使用M0m1m2s1（RD3A K0D0D10）指定保存AD数据的寄存器D10指定量程的寄存器D0上限D1下限指定需要读取的AD路数（0~14）说明：a)m1-指定需要读取的AD路数（最大数为设置软件开通的路数，超出报6711）；b)m2-指定上下限量程的寄存器，m2为量程上限，m2+1为量程下限，仅可指定D寄存器作为量程地址，其它数据报6711；c)上面的程序原理：当M0为ON时，读取第一路AD数据（上限量程在D0，下限量程在D1）到D10保存；例：按上述的程序，1)假如：D0=1000，D1=0，AD的输入是0~10V，现时输入是5V，那D10=500；2)假如：D0=0，D1=0，AD的输入是0~10V，现时输入是5V，那D10=2048；3)假如：D0=1000，D1=-1000，AD的输入是0~10V，现时输入是5V，那D10=0；2、WR3A的使用M0m1m2s1（WR3A K0D0D10）指定输出到DA的寄存器D10指定量程的寄存器D0上限D1下限指定需要读取的DA路数（0~1）说明：a)m1-指定需要输出的DA路数（最在数为设置软件开通的路数，超出报6712）；b)m2--指定上下限量程的寄存器，m2为量程上限，m2+1为量程下限，仅可指定D寄存器作为量程地址，其它数据报6712；c)上面的程序原理：当M0为ON时，将D10的数据（上限量程在D0，下限量程在D1）输出到DAC0；例：按上述的程序，1）假如：D0=1000，D1=0，DA的输出电压是0~10V，D10的数据是500，DA输出5V；2）假如：D0=0，D1=0，DA的输出电压是0~10V，D10的数据是2048，DA输出5V；3）假如：D0=1000，D1=-1000，DA的输出电压是0~10V，D10的数据是0，DA输出5V；。
模拟量输入输出讲解
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。
单片机的模拟量输入输出
温度控制
根据设定的温度值和当前温度值， 单片机通过模拟量输出调节加热 元件的功率，实现温度的控制。
温度报警
当温度超过设定的安全范围时， 单片机通过模拟量输出驱动报警 器，发出报警信号。
案例三：智能家居系统
01
灯光亮度调节
通过模拟量输入，单片机可以接收来自用户控制面板的亮度设定值，通
过模拟量输出调节灯光驱动器的输入电压或电流，实现灯光亮度的调节。
流量控制
通过模拟量输入输出，单片机可以检测流量传感器的流量信号，并根据设定的流量值调节泵或阀门的开度，实现流量 的控制。
液位控制
通过模拟量输入输出，单片机可以检测液位传感器的液位信号，并根据设定的液位值调节进出水阀门的 开度，实现液位的控制。
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掌握模拟量输入输出原理 了解模拟量输入输出的基本原理， 包括AD转换、DA转换等，是实 现模拟量输入输出编程的基础。
合理使用中断 单片机的中断功能可以实现实时 处理和多任务并发执行，合理使 用中断可以提高程序的效率和响 应速度。
编程实例解析
模拟量输入实例
以ADC（模数转换器）为例，可以通过编写程序将模拟信号转换为数字信号，实现模拟量的输入。具体实现方法 包括选择合适的ADC通道、配置相关寄存器、编写AD转换函数等。
模拟量输入输出在单片机中的应用
传感器数据采集
单片机通过模拟量输入接口采集各种传感器的输出信号，如温度 传感器、压力传感器等。
控制系统
单片机通过模拟量输出接口控制外部设备的运行，如电机、灯光等。
信号调理
单片机在模拟量输入输出过程中，可能需要进行信号的放大、滤波、 线性化等调理操作，以确保信号的准确性和稳定性。
模拟量输入输出通道dq
DQ通道与AO通道的比较
信号类型
AO通道通常用于输出模拟信号，如控制阀门、电机等，而 DQ通道则主要用于数字信号的输入输出。
数据处理
AO通道输出的模拟信号需要经过数模转换器（DAC）从数字信 号转换为模拟信号后输出，而DQ通道则直接处理数字信号。
应用场景
AO通道广泛应用于过程控制、执行器驱动等领域，而DQ 通道则多用于数据通讯、逻辑控制等领域。
表示输出模拟信号的精度，通常以位数（bit） 表示。
表示输出模拟信号与输入数字信号之间的 线性关系，越接近1表示线性度越高。
输出范围
输出阻抗
表示输出模拟信号的最大值和最小值，根 据不同设备需求而定。
表示输出模拟信号的电阻值，影响驱动能 力和负载匹配。
05
DQ通道与其他通道的比 较
DQ通道与AI通道的比较
高精度化趋势
随着工业自动化水平的提高，对模拟量输入输出 通道的精度要求也越来越高。高精度通道能够提 供更准确的测量结果，更好地满足生产需求。
智能化趋势
随着物联网和人工智能技术的发展，模拟量输入 输出通道正逐渐向智能化方向发展。智能化的通 道能够自主完成数据采集、处理、分析和决策， 为工业自动化提供更强大的支持。
噪声抑制
通过滤波器或数字信号处理技 术减小噪声干扰。
模拟量输入通道的参数
分辨率
表示A/D转换器能够分辨的最小电压或电流 变化量。
采样速率
表示A/D转换器每秒能够完成的采样次数。
线性度
表示A/D转换器输出与输入之间的线性关系。
精度
表示A/D转换器的误差范围，通常以百分比 表示。
04
模拟量输出通道
模拟量输出通道的种类
模拟量输出通道的原理
恒压供水模拟量输入输出计算公式
恒压供水模拟量输入输出计算公式恒压供水系统是一种常用的给水系统，它能够稳定地将水压保持在设定的恒定值。
在恒压供水系统中，模拟量输入输出计算公式起着重要的作用。
本文将对恒压供水模拟量输入输出计算公式进行详细介绍。
一、恒压供水系统概述恒压供水系统是一种能够根据用户需求自动调节供水压力的系统。
它通过控制水泵的工作状态和频率，实现恒定的水压输出。
恒压供水系统一般由水泵、水箱、压力传感器、变频器等组成。
二、模拟量输入输出计算公式模拟量输入输出计算公式是恒压供水系统中的核心公式，它用于计算输入和输出之间的关系。
一般而言，模拟量输入输出计算公式可以分为两种情况：根据输入计算输出和根据输出计算输入。
1. 根据输入计算输出在恒压供水系统中，常用的输入信号是压力传感器测得的水压力值。
通过测量压力传感器的输出电压或电流，可以得到水压力值。
根据输入计算输出的公式可以表示为：输出 = 输入 * 系数其中，输入表示压力传感器的输出值，系数表示校准系数，用于将输入信号转化为实际的输出值。
2. 根据输出计算输入在恒压供水系统中，常用的输出信号是水泵的工作状态和频率。
通过监测水泵的输出信号，可以得到水泵的工作状态和频率。
根据输出计算输入的公式可以表示为：输入 = 输出 / 系数其中，输出表示水泵的输出信号，系数表示校准系数，用于将输出信号转化为实际的输入值。
三、恒压供水模拟量输入输出计算公式的应用恒压供水模拟量输入输出计算公式在恒压供水系统中具有广泛的应用。
它可以帮助工程师和技术人员准确地控制和调节恒压供水系统的运行状态。
1. 根据输入计算输出的应用通过根据输入计算输出的公式，可以实现对恒压供水系统的控制。
例如，当输入压力传感器测得的水压力值超过设定值时，可以通过调节输出信号，控制水泵的工作状态和频率，以保持恒定的水压输出。
2. 根据输出计算输入的应用通过根据输出计算输入的公式，可以实现对恒压供水系统的监测和诊断。
例如，当水泵的工作状态异常或频率异常时，可以通过监测输出信号，计算出实际的输入值，从而判断系统是否存在故障，并进行相应的维修和调整。
第9章 PLC的模拟量输入与输出
第5路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
第6路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
• 上电之前必须设置 好单元号
• 单元号与CIO区、 DM区通道有对应 关系
绪论EXIT
单元号与CIO区、DM区通道的对应关系
开关设置 单元号 CIO起始通道号n CIO区通道范围 DM起始通道号m
DM区通道范围
00
0#
01
1#
02
பைடு நூலகம்2#
03
3#
2000 2010 2020 2030
CIO2000～2009 CIO2010～2019 CIO2020～2029 CIO2030～2039
分辨率1/4000 (分辨率1/8000)
绪论EXIT
模拟量输入值
0～10V
模拟量输入电流与A/D转换后的数字量之间的关系
数字量 输出值
分辨率1/4000 (分辨率1/8000)
绪论EXIT
模拟量输入值
1-5V/4-20mA
（二）模拟量输入模块应用举例
• 某检测仪表的输出信号为4～20mA模拟量 电流信号
• 输入类型开关在模块
输入2 输入1
前面板接线端子下面
• 开关置于“ON”则该
输入4 输入3
路为电流信号输入
• 开关置于“OFF”则
输入6
输入5
该路为电压信号输入
输入8 • 本例应将输入1对应
输入7
的开关置于“ON”
绪论EXIT
单元号开关的设置
单元号设置开关
• 单元号在00～95范 围内设置，但不能 与其他特殊模块的 单元号重复
• 接到CJ1W-AD081-V1模拟量输入模块的 第1路
模拟量输入输出讲解
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。
模拟量输入输出模块的工作原理
模拟量输入输出模块的工作原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠模拟量输入输出模块的工作原理。
你可以把这个模拟量输入输出模块想象成一个神奇的“翻译官”。
咱生活中的很多物理量，像温度啦、压力啦、流量啦等等，它们就像各种不同语言的信息。
而这个“翻译官”呢，就能把这些“外语”给翻译成计算机能懂的“数字语言”，这就是输入的过程。
比如说，温度传感器检测到了当前的温度，然后把这个温度信息传递给模拟量输入模块。
它就像一个超厉害的接收员，稳稳地接住这些信息，再经过一系列的处理和转换，把温度变成了计算机能识别和处理的数字信号。
这多牛啊！那输出呢，也很好理解呀。
计算机处理完数据后，要让一些设备按照它的指令来行动，这时候模拟量输出模块就登场啦！它就像是一个传达命令的使者，把计算机发出的数字信号又给转换成实际的物理量，比如控制电机的转速啦、调节阀门的开度啦等等。
你想想看，要是没有这个“翻译官”，计算机和那些物理设备怎么沟通呀？那不就乱套啦！就好比两个人，一个只会说中文，一个只会说英文，没有翻译的话，根本没法交流嘛！再打个比方，模拟量输入输出模块就像是一座桥梁，连接着数字世界和现实世界。
它让这两个世界能够相互理解、相互配合。
而且哦，这个模块工作起来可认真啦，一点都不马虎。
它得保证信息的准确传递，不能有一点差错，不然整个系统可能就会出问题哦。
就像我们说话一样，得把意思表达清楚，不能含含糊糊的。
在很多自动化控制系统中，模拟量输入输出模块可都是不可或缺的重要角色呢！它默默地工作着，为我们的生活带来了很多便利。
比如工厂里的自动化生产啦，智能家居里的各种智能控制啦，都有它的功劳呢！所以啊，可别小看了这个小小的模拟量输入输出模块，它虽然不显眼，但却发挥着大大的作用呢！它就像一个幕后英雄，一直在为我们的生活默默奉献着。
你说是不是很厉害呀？反正我觉得是超厉害的！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
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工作时序
ADDA ～ ADDC
①
地 锁址 存② ALE/START
③ 启动
EOC
④
OE
转换时间
⑤
D0 ～ D7
3232
ADC0809的工作过程
根据时序图，ADC0809的工作过程如下：
① 把通道地址送到ADDA～ADDC上，选择模拟 输入；
② 在通道地址信号有效期间，ALE上的上升沿将 该地址锁存到内部地址锁存器；
/WR2=0、/XFER=0 优点：数据接收与D/A转换可异步进行；
可实现多个DAC同步转换输出——
分时写入、同步转换
8 12
VREF IOUT2
11
IOUT1
9 Rfb
3 AGND(模拟地) 20 VCC(+5V或+15V） 10 DGND（数字地）
1616
1717
输入 D0 数据 D7
5V/255=19.6mV 量化误差: 用数字（离散）量表示连续量时，由
于数字量字长有限而无法精确地表示连续量所造 成的误差。(字长越长，精度越高)
2727
主要技术指标（续）
绝对量化误差 = 量化间隔/2 = (满量程电压/(2n1))/2 相对量化误差 = 1/2 * 1/量化电平数目 * 100%
D0 ～ D7
写输入 寄存器
CS
WR1 ILE（高电平）
写DAC
WR2
寄存器 XFER
（模拟输出电流变化）
1414
工作方式
单缓冲方式
使输入锁存器或 DAC寄存器二者 之一处于直通。
CPU只需一次写 入即开始转换。 控制比较简单。
输入 D0 数据 D7
8位 4～ 7 输入 13 ～16 寄存
③ START引脚上的下降沿启动A/D变换； ④ 变换开始后，EOC引脚呈现低电平， EOC重
新变为高电平时表示转换结束； ⑤ OE信号打开输出锁存器的三态门送出结果 。
3333
ADC0809与系统的连接
模拟输入端INi 单路输入
模拟信号可固定连接到任何一 个输入端
地址线根据输入线编号固定连 接(高电平或低电平)
二进制数、十进制数
工业生产过程的闭环控制
传感器 模拟量 A/D 数字量 计算机 数字量 D/A 模拟量 执行元件
模拟量输入 (数据采集)
模拟量输出
(过程控制)
44
8.1 模拟量I/O通道的组成
工
传感
器
业
生 物理量
产
变换
过
执行
机构
程
放大 多路转换 A/D
滤波
& 采样保持
转换
信号 处理
放大 驱动
VREF：参考电压，-10V～+10V，一般为+5V或+10V
IOUT1、IOUT2：D/A转换差动电流输出，接运放的输入
Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出
AGND、DGND：模拟地和数字地
1313
工作时序
D/A转换可分为两个阶段：
输入 D0 数据 D7
8位 4～ 7 输入 13 ～16 寄存
/CS=0、/WR1=0、ILE=1 /WR2=0、/XFER=0 特点：0832一直处于转换状态，模拟输出始终 跟踪数据输入的变化。
输入 D0
8位 4～ 7 输入
数据 D7
13 ～16 寄存
器0
ILE 19
LE1 ＆
8位 DAC 寄存
器0 LE2
CS 1 WR1 2 WR2 18
XFER 17
输入 D0 数据 D7
8位 4～ 7 输入 13 ～16 寄存
器
8位 DAC 寄存 器IL 19LE1 ＆LE2
CS 1 WR1 2 WR2 18
XFER 17
≥1
≥1
DAC0832框图
8位 D/A 转换 器
Rfb
8 12
VREF IOUT2
11
IOUT1
9 Rfb
3 AGND(模拟地) 20 VCC(+5V或+15V） 10 DGND（数字地）
放大、整形、滤波
多路转换开关（Multiplexer）
多选一
采样保持电路（Sample Holder，S/H）
保证变换时信号恒定不变
A/D变换器（A/D Converter）
模拟量转换为数字量 66
模拟量输出通道
D/A变换器（D/A Converter）
数字量转换为模拟量
地址线ADDA-ADDC
多路输入时，通过一个接口芯片与数据总线连接。接口 芯片可以选用： 锁存器74LS273，74LS373等（要占用一个I/O地址） 可编程并行接口8255（要占用四个I/O地址）
8位 4～ 7 输入 13 ～16 寄存
器
ILE 19
LE1 ＆
8位 DAC 寄存 器
LE2
CS 1 WR1 2 WR2 18
XFER 17
≥1
≥1
DAC0832框图
双缓冲方式（标准方式）
8位 D/A 转换 器
Rfb
转换要有两个步骤：
将数据写入输入寄存器
/CS=0、/WR1=0、ILE=1 将输入寄存器的内容写入DAC寄存器
Rfb
8 12
VREF IOUT2
11
IOUT1
9 Rfb
3 AGND(模拟地) 20 VCC(+5V或+15V） 10 DGND（数字地）
/WR1：写输入锁存器 上述三个信号用于把数据写入到输入锁存器
/WR2：写DAC寄存器 /XFER：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器
上述二个信号用于启动转换
1212
引脚功能
D7～D0：输入数据线 ILE：输入锁存允许 /CS：片选信号
输入 D0 数据 D7
8位 4～ 7 输入 13 ～16 寄存
器
8位 DAC 寄存 器
ILE 19
LE1 ＆
LE2
CS 1 WR1 2 WR2 18
XFER 17
≥1
≥1
DAC0832框图
8位 D/A 转换 器
99
D/A转换器的主要技术指标
转换时间
从开始转换到与满量程值相差±1/2 LSB所对 应的模拟量所需要的时间
V VFULL
1/2 LSB
tC
t
1010
8.2.2 典型D/A转换器
DAC0832 8位电流输出型D/A
转换器 T型电阻网络 差动电流输出
1111
DAC0832内部结构
≥1
≥1
DAC0832框图
8位 D/A 转换 器
Rfb
8 12 11
VREF IOUT2
IOUT1
9 Rfb
3 AGND(模拟地) 20 VCC(+5V或+15V） 10 DGND（数字地）
2121
D/A转换器的应用
函数发生器——只要往D/A转换器写入按规 律变化的数据，即可在输出端获得正弦波、 三角波、锯齿波、方波、阶梯波、梯形波等 函数波形。
整形 滤波
信号 变换
D/A 转换
输入 10101100 微 接口
型
I/O
计
接口
算
输出 00101101 机 接口
模拟电路的任务
模拟接口电路的任务
55
模拟量输入通道
传感器（Transducer）
非电量→电压、电流
变送器（Transformer）
转换成标准的电信号
信号处理（Signal Processing）
3030
ADC0809内部结构
START EOC CLK
OE
8 IN7
个 模 拟 输 入
通 IN0
道
ADDC ADDB ADDA
ALE
8路模 拟开 8选1
关
比较器
时序与控制
逐位逼近寄存器 SAR
地址 锁存
及
译码
树状开关 D/A
电阻网络
三态 输出 锁存
器
VREF(+)
VREF(-)
D7 D0
3131
8位 4～ 7 输入 13 ～16 寄存
器
8位 DAC 寄存 器
ILE 19
LE1 ＆
LE2
CS 1 WR1 2 WR2 18
XFER 17
≥1
≥1
DAC0832框图
8位 D/A 转换 器
Rfb
8 12 11
VREF IOUT2
IOUT1
9 Rfb
3 AGND(模拟地)
20 VCC(+5V或+15V） 10 DGND（数字地）
多路输入 模拟信号按顺序分别连 接到输入端
要转换哪一路输入，将 其编号送到地址线上(动
ADC0809
IN4
输入
+5V
ADDC
ADDB
ADDA
单路输入时
ADC0809
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4
CPU指定 通道号
ADDC ADDB ADDA
输入0 输入1 输入2 输入3 输入4
多路输入时 3434
器
8位 DAC 寄存 器
ILE 19
LE1 ＆
LE2
CS 1 WR1 2 WR2 18
XFER 17
≥1
≥1
DAC0832框图
8位 D/A 转换 器
Rfb
8 12 11
VREF IOUT2