PLC模拟量输入输出模块.pdf

P LC 模拟量输入、输出 块低成本扩展的一种方法 1 引言 可编程控制器( 以下简称PLC) 由于其高 靠性、编程简单、通用性强、 体积小、结构紧凑、安装维护方便等特点，而在工业控制中得到了广 泛应用。PLC 的模块一般分为以下几大类:开关量输入 块、开关量 输出 块、模拟量输入 块、模拟量输出模块。在工业控制中特别是 过程控制领域中需要采集和控制的模拟量比较多，因而对 PLC 的模 拟量输入、输出模块需要的较多，而模拟量输入、输出模块比较贵， 增加模拟量输入、输出模块就增加了成本，降低了整个系统的性价比， 限制了 PLC 的应用。本文提出了一种基于通讯的模拟量输入、输出 模块的扩展方法力图解决这一问题。 2 基于通讯的 拟量输入、输出模块的扩展方法 (1) 模拟量输入模块扩展 这里以一路12位模拟量输入为例，模拟信号以0～5V 标准电压 的形式送入信号输入端，应用12位 A/D 转换芯片 MAX 187实现模 数转换。MAX187是12位串行A/D ，具有较高的转换速度，采样频 率是75kHz，适用于较高精度的过程控制。考虑到实际工业现场中 的高频干扰，在采样信号送 MAX 187之前还使用了低通滤波器滤 波，如图1所示。 图1 低通滤波、放大器及A/D 转换 MAX 187具有内部参考电压，既4#管脚(REF)为 4.096V，因此，A/D 转换的全量程为4.096V 。而输入信号是0～5V，因此，要加一级运放 把0 ～5V 转换成0 ～4.096V 后送入 MAX 187 。AT89C52 的 P 1.3和 MAX 187的片选端(CS)相连、AT89C52的P 1.4和MAX 187的串行时钟 信号端(SCLK)相连、AT89C52的 P 1.5和 MAX 187的串行数据输出端 (DOUT)相连。模拟量采样的值存入单片机的内存中，再由单片机的 串行口传送给PLC 。A/D 转换的C51程序如下: #include #include sbit IC4_S = P1^4; /* AD 输入端口设置*/ sbit IC4_D = P 1^5; sbit IC4_C = P1^3; void input(void ) { unsigned char idata i; unsigned int idata result=0x0000; IC4_C = 0; /* CS 端为低电平*/ for(i=0;i 12 ;i++) { result = result 1; IC4_S = 0; /* 时钟端产生时钟脉冲*/ IC4_S = 1; if( IC4_D ) result++; /* 串行数据输出端读入A/D 转换数据*/ } IC4_C = 1; /* CS 端为高电平*/ pdat[ 1] = result; } MAX 187的工作时序图见图2 。 图2 MAX187的工作时序图 (2) 模拟量输出模块扩展 这里以一路12位模拟量输出为例，设计中将采用12位 D/A 转换芯片 MAX531来实现数摸转换。我们在MAX531 的输出端接运算放大器， 将模拟输出调节至0～5V，输出部分的硬件电路如图3所示。这里， MAX531是12位串行D/A ，具有较高的转换速度, MAX531具有内部参 考电压，既10#管脚(REFOUT)为2.048V，因此， D/A 转换的全量程 为2.048V 。而输出信号一般要求是标准的0～5V ，因此，要加一级运 放把 MAX531输出的0～2 .048V 信号转换成 0 ～5V 信号。AT89C52 的P 1.0和 MAX531 的串行时钟信号端(SCLK)相连、AT89C52 的P 1.1 和 MAX531 的串行数据输入端(DIN) 相连、AT89C52 的 P 1.2 和 MAX531 的片选端(CS)相连。PLC 把要输出的模拟量通过串行口传送 给单片机，存入的内存中，再由单片机完成D/A 转换进行输出。A/D 转换的C51程序如下: 图3 D/A 转换及放大器原理图 #include #include sbit IC2_S = P1^0; /*DA 输出端口设置* sbit IC2_