S7-200 PLC模拟量的AD和DA转换以及编程的探讨

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。因为A/D、D/A转换之间的对应关系，S7-200 CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。这个关系就是模拟量/数字量的换算关系。

例如，当输入模拟量设定为电流信号的输入，在S7-200 CPU内部，电流信号0-20mA对应于数值范围0-32000；但是对于4-20mA的信号，对应的内部数值为6400-32000。那可能有学员不知道这个6400是怎么算来的？ 其实这里的数字量和电流是成正比的，只需要按比例去算就可以了。因为电流信号0-20mA对应于数值范围0-32000，那么1mA对应的数字量就是32000/20=1600，而4mA对应的数字量就等于4*1600，等于6400。（这里是以S7-200 PLC来作为举例，对于S7-200 SMART S7-300 400等等PLC也是同理的，只是对应的数字量不同而已）

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。

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，请看下图：

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。

本文由技成培训网蔡慧荥老师原创，未经授权不得转载

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PLC编程-模拟量输入处理

自动化项目开发过程中，对模拟量的处理是经常遇到的应用场景。如温度测量、压力测量、液位测量、流量测量等，均为模拟量信号传输。在这些信号形式上，又区分为电流信号和电压信号；在信号的范围上，又有-5V~+5V、0V~5V、-10V~10V、0V~10V、0mA~20mA、4mA~20mA等。然在PLC上又是如何处理这些不同类型的信号的？下面就给大家分享在PLC中是如何处理这些模拟量信号的。

压力变送器-模拟输出

PLC与模拟量变送器的接线如下图所示：

台达PLC的模拟量模块接线图

在以上图片中，可以看到PLC的一个通道既可以接收电压输入信号亦可以接收电流输入信号（绝大部分的PLC均是这样）。在进行接线设计的时候，依照变送器的信号，选择对应的接线方式。其中特别注意，信号的正负方向一定不可反接。

PLC如何将模拟量信号转换为程序可以处理的数值？

PLC信号数字转换范围

以上为台达PLC的模拟量输入模块部分技术参数。以4mA~20mA为例，通过以上表格可以看到，输入电流4mA~20mA对应与数字转换的范围为0-32000.即当电流为4mA时，对应与数字0；电流为20mA时，对应与数字32000.有如下所示对应曲线：

电流信号与PLC数字间的对应关系

从以上关系，可以看到，当输入电流为12mA时，PLC内部的数字信号值为16000.由以上，可以总结出，输入电流信号与PLC读取数字信号之间的转换关系如下：

其中,Gain定义：当数字输出值为16000时的电流值。

Offset定义：当数字输出值为0时的电流值。

PLC电流信号与数字信号的转换关系

在进行模拟量信号处理的过程中，按照以上处理方式进行数字转换对应，即可将变送器的模拟量信号转换为PLC程序可以处理的数字信号。

以下为不同类型电压、电流信号与输入数字之间的对应关系：

±10V、±5V信号与PLC输入数字间的对应关系

±20mA、0-20mA信号与PLC输入数字间的对应关系

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