一文解析PLC模擬量的原理

模擬量在PLC系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用，特別是在過(guò)程控制系統(tǒng)中。模擬量是一種連續(xù)變化的量，因此，它的使用對(duì)象也是各種連續(xù)變化的量，比如溫度，壓力，濕度，流量，轉(zhuǎn)速，電流，電壓，扭矩等。??

圖1 溫度表

如圖1的溫度表，它測(cè)量的溫度是連續(xù)的，對(duì)應(yīng)溫度表上的刻度。比如從40度升到50度，它不是直接跳躍的，而是連續(xù)上去的，也就是41、42、43這樣連續(xù)地變化。那么PLC是如何識(shí)別并控制這些變化，它和模擬量又是如何轉(zhuǎn)換的呢？本文將為初學(xué)者解惑。

PLC系統(tǒng)中使用的模擬量有兩種，一種是模擬電壓，一種是模擬電流，模擬電壓最常見，用的也最多。

模擬電壓 一般是0~10V，并聯(lián)相等，長(zhǎng)距離傳輸時(shí)容易受干擾，一般用在OEM設(shè)備中。

模擬電流一般是4~20mA，串聯(lián)相等，抗干擾能力強(qiáng)，dcs系統(tǒng)中一般都使用模擬電流。

首先，我們先要用傳感器測(cè)量我們所需要的參數(shù)，通過(guò)變送器將此參數(shù)變換成0~10V 或者4~20mA ，現(xiàn)在很多傳感器都是自帶變送器的，直接就輸出模擬量，建議大家在項(xiàng)目中選用此種類型的傳感器

圖2 某壓力傳感器手冊(cè)

如圖2所示，是某壓力開關(guān)的選型手冊(cè)，紅色圓圈部分是它的量程 0~250公斤，再看黃色熒光部分，此型號(hào)的傳感器是模擬電流輸出，也就是此款傳感器將0~250公斤的壓力線性轉(zhuǎn)換成了4~20mA的電流，當(dāng)我們檢測(cè)到12mA的電流時(shí)，就表示壓力是125公斤，依此類推。

當(dāng)我們讀取到模擬量之后，就要交給PLC去處理了，由于PLC的實(shí)質(zhì)是電子計(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)只能識(shí)別數(shù)字量，因此要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也就是模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，模擬電子技術(shù)中稱之為A/D轉(zhuǎn)換，作為PLC的使用者，而A/D轉(zhuǎn)換的是一個(gè)線性變化，也就是把0~10V 或者4~20mA 轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字N，再在PLC中去處理這個(gè)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字。也就是把0~10V 或者4~20mA 轉(zhuǎn)換成了0~N。

這個(gè)數(shù)值N 在不同的PLC中是不一樣的。比如在西門子博途中，它是固定的為27648。有的PLC是4000，還有4096，還有32767，這個(gè)就要參考PLC 的編程手冊(cè)了。多數(shù)PLC都是可以修改的，建議修改成整數(shù)，便于我們計(jì)算。

圖3 施耐德PLC 模擬量設(shè)置

如圖3所示，是施耐德CODESYS平臺(tái)的PLC，紅色圓圈是默認(rèn)的設(shè)置為-32768到32768，很顯然，這樣的數(shù)字是不便于我們計(jì)算的，因此改成了4000到20000。順便說(shuō)一句，歐美系PLC對(duì)模擬量的處理是很簡(jiǎn)單的，只需簡(jiǎn)單的設(shè)置，而日系PLC特別是三菱，對(duì)模擬量的處理是很隆重的，它是通過(guò)梯形圖寫程序的方式來(lái)設(shè)置。而左上角的藍(lán)色圓圈內(nèi)的%IW0，就是讀取的模擬量的數(shù)值，如果壓力是125公斤，那么此時(shí)，%IW0的值應(yīng)為12000。

圖4 模擬量轉(zhuǎn)換過(guò)程

如圖4所示，這是整個(gè)的模擬量的轉(zhuǎn)換過(guò)程，看箭頭指向，傳感器檢測(cè)實(shí)際物理量，然后變送輸出模擬量到PLC，由PLC轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，而plc編程，就是對(duì)數(shù)字量的處理。

圖5 模擬量的PID處理

如圖五所示，左側(cè)紅色圓圈就是我們讀取的實(shí)際壓力，通過(guò)PID功能塊進(jìn)行處理，處理后的數(shù)值賦值給%QW0，而%QW0是模擬量的輸出，也就是模擬量輸入的逆運(yùn)算。

模擬電流相對(duì)于模擬電壓來(lái)說(shuō)，有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，抗干擾能力強(qiáng)，有斷線檢測(cè)功能，而且模擬電流的傳感器一般都是兩線制，配線簡(jiǎn)單方便，而且模擬電流信號(hào)可以方便的轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，反之則不能，因此推薦大家盡量使用模擬電流。

模擬電流的缺點(diǎn)就是概念比較抽象，測(cè)量比較麻煩，初學(xué)者可能會(huì)不好理解，更重要的是，電流是串聯(lián)相等，很多初次使用模擬電流的朋友經(jīng)常想當(dāng)然的把模擬電流信號(hào)并聯(lián)，這是不對(duì)的，希望注意。

這就是PLC對(duì)模擬量的處理，它其實(shí)是一個(gè)線性轉(zhuǎn)換的過(guò)程，任何連續(xù)的物理量都可以變送成0~10V 或者4~20mA供我們處理，而我們又可以把要控制的物理量轉(zhuǎn)換成0~10V 或者4~20mA，這就是模擬量控制的本質(zhì)。

編輯：黃飛

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