西门子s7-200plc模拟量输入处理方法的应o用研究.doc

西门子S7-200PLC模拟量输入处理方法的应用研究 摘要：文章研究了一种线性变换的方法，利用线性变换的原理实现现场工程量的转换。根据西门子S7-200PLC模拟量输入的特点和模拟量输入值的对应关系，实现线性变换在模拟量输入处理中的具体应用。　　关键词：PLC；A/D转换；线性变换；变送器　　中图分类号：TP273　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）23-0066-03　　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。　　1　S7-200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：250?s　　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。该区的数据为字（l6bit）。其表示形式如下：AIW0、AIW2……AIW30，起始地址从零开始，地址按偶数分配。应当指出，模拟量输入值为只读数据。　　1.2.2　模拟量值的表示。模拟量输入值的对应关系：现场变送器输出标准的电压或电流信号（2～10V、4～20mA），输入到模拟量输入模块，在模拟量输入模块的每一个通道都有一个A/D（模拟量转换为数字量）转换器，将现场的电信号转换为PLC处理器（CPU）能够识别的数字量。　　S7-200模拟量输入规定，输入0～20mA经过A/D转换器后转换为0～32000的数字量。由于4mA为20mA的20%，并且A/D转换为线性转换，以此推出4～20mA经过A/D转换器后转换为6400～32000的数字量。　　以上为电流信号的对应关系，电压信号的对应关系和电流信号一致。　　2　模拟量值的变换和处理方法　　由于S7-200PLC没有相应的模拟量处理的指令，但在实际自动控制应用中模拟量的使用很广。如果用以上的模拟量对应关系参与程序控制，会带来很大的麻烦和不便。这里寻求一种方法来解决该问题。　　2.1　模拟量输入信号的变换（输入信号为4～20mA）　　信号的变换需要经过以下过程：物理量传感器信号标准电信号A/D转换数值显示。　　以现场压力变送器为例，推算一种模拟量输入处理方法。　　现在有一个量程为0～10MPa的压力变送器，该变送器输出的电信号为4～20mA。将该变送器接到模拟输入模块第一个通道，地址为AIW0。根据模拟量输入值的对应关系，AIW0中的值为6400～32000。　　由于A/D转换器为线性转换，变送器也是将量程为0～10MPa的压力这个非电量信号线性转换为4～20mA的电信号，所有这些转换均为线性转换。所以可以用线性变换的方法来推算一种模拟量输入处理方法。　　设PLC处理器（CPU）处理完的实际值为Y，现场压力变送器输入到模拟量输入通道经过A/D转换后的对应值为X（AIW0中的值）。　　实现过程：　　压力传感器信号为：0～10MPa，实际设为Y　　压力变送器输出为：4～20mA　　输入到模拟量输入通道经过A/D转换器后的对应值为：　　AIW0中对