PLC開關量模擬量如何轉換?

薛小落

PLC因著其體積小,集中控制,智能化和自動化等優點,逐步取代了傳統的繼電器配電櫃等,廣泛的應用在了工業控制和生產生活中。

其中PLC開關量信號和模擬量信號的轉化問題也是PLC的經典應用問題。要說清楚PLC開關量信號和模擬量信號在PLC應用中是如何轉化的,我們首先需要弄清楚幾個基本的PLC信號概念。

一,基本信號概念:開關量信號,模擬量信號,數字量信號,脈衝信號等。

1,開關量信號

基本為通斷信號,可以用萬用表歐姆檔進行通斷測量。開關量信號可以分為有源信號和無源信號。

2,模擬量信號:連續的電流信號或者電壓信號,模擬量信號可以分為標準的信號和非標準信號。

標準模擬量信號一般為4mA-20mA電流信號,1v-5v的電壓信號等。


3,脈衝信號:瞬時電壓或者瞬時電流由某個值跳躍到下一個值,間歇輸出的信號類型:開關量信號或者模擬量信號。

4,數字量信號:數字信號一般有0和1兩種信號變化類型,通常是經過編碼後有規律的信號。

二,下面我們重點分析PLC模擬量信號和開關量信號是怎麼轉化的。

1,模擬量信號轉化為開關量信號。

轉換方式:通過A/D轉換模塊。

A/D模塊(模擬轉數字)可以有效的將模擬量信號轉化為開關量信號,即將模擬的電壓電流信號轉化為通斷的開關量信號。

A/D信號轉化模塊,是實現模擬量信號轉化為開關量信號的重要元器件,在工業自動化和數據採集等等方面,A/D轉換模塊是重要的組成部分。

舉個簡單的例子:

管道流量的測量信號是模擬信號,通過電磁流量計等將流量信號轉化為標準的電流信號,通過隔離器,A/D轉化模塊等,可以達到控制流量調節閥通斷的目的。

當流量測量信號達到某個設定值時,PLC系統輸出開關量通斷信號,直接控制流量調節閥的閥開和閥關。當然也可以輸出模擬信號控制流量調節閥的開度。


2,開關量信號轉化為模擬量信號。

轉化方式:通過D/A轉換模塊。

D/A轉化模塊可以有效的將開關量信號轉化為模擬量信號,即將通斷的開關信號轉換為電流電壓信號。

D/A轉換模塊在自動化控制中應用也相當的普及,是PLC智能化自動化控制中不可缺少的重要組成部分。

舉個簡單的例子:


電氣工程技術

PLC開關量模擬量,準確說應該是數字量與模擬量之間的轉換,在PLC中有專門的AD轉換和DA轉換模塊,例如下面的:

常見的模擬量信號有電壓和電流信號,有輸入信號對設備進行控制的,例如變頻器的調速、氣壓比例閥等,輸出信號多見與各種傳感器和其他輸出設備。它們之間的轉換關係需要參考AD、DA模塊與設備量程來確定。

DA模塊

它的數字量與模擬信號電壓之間的關係如下圖:

模塊端4000量程的數字量對應10V電壓信號,按照此關係進行轉換。而在設備端變頻器頻率與模擬量之間的關係為:50.00Hz對應於10v電壓信號輸入,那麼在PLC編程中頻率與數字量轉換的關係就是1數字量=1.25Hz或者1Hz=0.8數字量,加入我們要控制變頻器30.00Hz運轉,就要向DA模塊中寫入2400數字量。

AD模塊

它的模擬量電壓與數字量之間的關係如下圖:

在模塊端10v模擬量對應4000數字量,按照此關係進行轉換。在設備端例如位置傳感器距離與模擬量電壓信號之間的關係是:200mm量程對應10v模擬量輸出,那裡在PLC程序要得到準確的位置,位置與數字量之間的關係就是1mm=20數字量或者1數字量=0.05mm,加入我們檢測了2000的數字量,經過換算就知道位置是100mm。

至於開關量與模擬量之間的轉換關係,應該說是模擬量怎麼控制開關量,比如說電機轉速超過某值就要關掉電機、溫度大於多少度就要停止加熱或小於多少要加熱,這時候我們經過AD模塊監控這些數據,在PLC中進行比較,根據比較結果來輸出相應的開關動作。


工控人

開關量和模擬量的轉換一般都經過保持以及數字化的,比如開關量,有干擾吧,要消除這種干擾,可以軟件消除干擾,比如隔幾毫秒讀取一次開關狀態,兩次都讀到才認為開關關閉了,不然認為是干擾,當然干擾也可以用硬件消除干擾,如果施密特觸發器等。

對於模擬量,也是經過量化的,比如0809AD轉換,對於轉換方法,這裡也說不清,可以查詢芯片資料,0809芯片有控制轉換引腳,使能引腳,轉換地址等控制引腳,用8051單片機可以控制其轉換,當然,還有高級的單片機,如MSP430,AVR等單片機,更好的轉換芯片,如DSP的STM32系列芯片,是專門的數模轉換芯片。

轉換的原理是根據轉換芯片的精度劃分轉換量,如,轉換芯片的位數為8位,再假設轉換的模擬量為5伏電壓,那麼可以把5伏分為256(因為8位芯片只能是2的8次方)等分,這樣就可以得出它的數字量了,反之亦然。


黃家頭號

PLC開關量、模擬量轉換,首先要清楚三層含義:設備信號層、PLC軟件應用層、PLC內部處理層。

設備層:開關量是通斷信號,模擬量是線性電壓信號或線性電流信號。

PLC軟件應用層:開關量是0、1開關節點以二進制形式存放在PLC內部寄存器中,模擬量是工程量(如255、32767、65535)以16進制形存放在PLC用戶寄存器中。

內部處理層:全部都是從寄存器中調出採用二進制運算。

開關量模擬量轉換在PLC軟件應用層只要利用相關指令(如三菱K1M0等)將開關量二進制轉換成16進制存放在PLC用戶寄存器就可以。


工控邦

開關量就是0或1,模擬量進入PLC後,其實也是轉成數字量,比如4-20ma的電流,在西門子200PLC裡,就對應6400-32000,你非要開關量轉模擬量,好,那就是開關量是0時,模擬量是6400,開關量是1時,模擬量是32000!


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