【模擬量的認(rèn)識(shí)】

1、模擬量的概念：

模擬量是指變量在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的量，也就是在一定范圍內(nèi)可以取任

意值。

對(duì)于PLC而言，模擬量是以模擬量輸入和模擬量輸出兩種形式呈現(xiàn)。

我們常見(jiàn)的模擬量輸入信號(hào)，如：溫度、壓力、稱(chēng)重、流量、濃度、濕度、PH值（酸堿度）、光照強(qiáng)度、位移測(cè)距、雷達(dá)測(cè)速等等，這些需要將數(shù)據(jù)傳送到PLC接收的信號(hào)，都稱(chēng)為模擬量輸入信號(hào)。

而模擬量輸出信號(hào)，如：控制閥門(mén)大小，控制變頻器頻率變化等。這些需要PLC輸出變化量信號(hào)來(lái)進(jìn)行的控制的方式，稱(chēng)為模擬量輸出信號(hào)。

2、模擬量的應(yīng)用場(chǎng)景：

模擬量的應(yīng)用并不僅限于工業(yè)生產(chǎn)，在農(nóng)林牧副漁等行業(yè)中都是應(yīng)用很廣泛的，一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景，如：污水處理（檢測(cè)PH值），高溫鍋爐類(lèi)（溫度控制），養(yǎng)殖行業(yè)（監(jiān)控雞舍羊圈等環(huán)境中的溫濕度等），魚(yú)塘水氧氣濃度監(jiān)控，電流電壓監(jiān)控，土壤養(yǎng)料元素監(jiān)控，水流量計(jì)檢測(cè)，控制變頻器頻率改變?cè)偃タ刂齐姍C(jī)轉(zhuǎn)速等等。

3、模擬量的信號(hào)類(lèi)型：

電壓型：0-10v；電流型：4-20ma。

我司采用的模擬量信號(hào)目前主要以電流型信號(hào)為主，無(wú)論是模擬量輸入還是

模擬量輸出，都是支持4-20ma信號(hào)，若模擬量輸入傳感器支持0-10v信號(hào)，可以采用“電壓轉(zhuǎn)電流信號(hào)模塊”將采集的0-10v信號(hào)轉(zhuǎn)變成4-20ma后再接入到PLC模擬量輸入端；若PLC輸出需要控制的負(fù)載是0-10v信號(hào)，可以采用“電流轉(zhuǎn)電壓信號(hào)模塊”將PLC輸出端的4-20ma信號(hào)轉(zhuǎn)變成0-10v信號(hào)，再去控制相對(duì)應(yīng)的負(fù)載。

【模擬量輸入的單位換算公式】

公式中的量程是指?jìng)鞲衅鞯牧砍獭?/span>

我們?nèi)〉哪M量的信號(hào)類(lèi)型是4-20ma，模擬量輸入（PLC本機(jī)自帶模擬量入口和采集器模擬量入口）采集精度是12位，采集范圍是0-4095，為了方便計(jì)算，我們后面用于公式的采集值全部取值0-4000。如下圖所示，將傳感器量程范圍分別對(duì)應(yīng)好模擬量信號(hào)范圍以及采集值范圍，再將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)套進(jìn)模擬量公式，換算得到模擬量實(shí)時(shí)值。

【PLC本機(jī)自帶模擬量輸入單位換算方式】

PLC本機(jī)自帶模擬量輸入，目前僅有型號(hào)為SFa-0806A2022（四代0806雙模擬量款）以及SFm-2424A4120（四軸帶兩路Ai）和SFm-2424A4122（四軸全功能）支持機(jī)身帶兩路模擬量輸入。

PLC自身的模擬量輸入采集值用Ai表示，采集值范圍是0-4000，直接套用公式進(jìn)行計(jì)算，此處以壓力傳感器為例，壓力傳感器輸出4-20ma信號(hào)到PLC機(jī)身的模擬量輸入端口，壓力傳感器量程范圍：10kg-80kg。

我們根據(jù)公式得到以下4組有效數(shù)據(jù)，并將其保存在4個(gè)W32位寄存器里面：

①傳感器量程差值：80kg-10kg=70kg，所以W0=70；

②采集值最大范圍值：4000，所以W1=4000；

③4ma對(duì)應(yīng)的傳感器最小量程值：10kg，所以W2=10；

④最后運(yùn)算得到的實(shí)時(shí)值保存在W3寄存器里面。

得到相關(guān)數(shù)據(jù)之后，我們?cè)賹?shù)據(jù)套入公式，請(qǐng)注意，PLC運(yùn)算只能單條指令執(zhí)行，且不包含小數(shù)計(jì)算，所以我們需要對(duì)公式進(jìn)行拆分，按照“先乘除后加減”的規(guī)則添加運(yùn)算公式，對(duì)于每一步運(yùn)算的結(jié)果值，我們用V中間變量寄存器來(lái)過(guò)渡（中間變量掉電不保存數(shù)據(jù)），如下操作：

V0=實(shí)時(shí)采集值Ai1×W0；（先乘，Ai1表示第一路模擬量輸入通道）

V1=V0/W1；（后除）

W3=V1+W2。（再加減）

將得到的運(yùn)算謄寫(xiě)到PLC編程軟件，在組合幀編輯一組，取標(biāo)志M0斷為組長(zhǎng)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，得實(shí)時(shí)結(jié)果。

通過(guò)此運(yùn)算得到的W3就是實(shí)時(shí)壓力值，我們?cè)趯?shí)際的控制過(guò)程中，就是通過(guò)對(duì)壓力W3進(jìn)行比較控制的，比如壓力低于20kg時(shí)，觸發(fā)電磁閥動(dòng)作，壓力高于50kg時(shí)，觸發(fā)電磁閥停止，類(lèi)似這樣比較控制就是在時(shí)序環(huán)編輯，如下所示：X00是啟動(dòng)信號(hào)，G10=20kg，G11=50kg，Y0是電磁閥。

【PLC擴(kuò)展采集器增加模擬量輸入單位換算方式】

PLC自身無(wú)模擬量入口或者模擬量入口過(guò)少需要外增，類(lèi)似這樣通過(guò)擴(kuò)展采集的方式來(lái)增加模擬量通道的方式，我們都需要通過(guò)CAN擴(kuò)展控制，在PLC軟件中需要先寫(xiě)一條CAN擴(kuò)展指令，一條擴(kuò)展指令表示擴(kuò)展一個(gè)采集器（4路），需要擴(kuò)展幾個(gè)采集器，就添加幾條擴(kuò)展指令（不同的采集器必須修改站號(hào)，站號(hào)要對(duì)應(yīng)指令中的匹配ID）。

1-先設(shè)置擴(kuò)展程序：在軟件的通信配置-CAN總線(xiàn)擴(kuò)展處，編輯一條擴(kuò)展指令。

*使能標(biāo)志：M79，啟動(dòng)擴(kuò)展接收指令的一個(gè)標(biāo)志（這個(gè)標(biāo)志無(wú)特別說(shuō)明，任選一個(gè)M，嚴(yán)禁與錯(cuò)誤標(biāo)志相同）。在時(shí)序環(huán)或組合幀的程序中觸發(fā)M79通，此條通信指令將使能，只要M79不復(fù)位，此條指令一直有效。

*傳送方向：接收。為PLC接收模擬量采集器的數(shù)據(jù)。

*擴(kuò)展功能：擴(kuò)展外部16位寄存器。模擬量采集器采集到的數(shù)值是保存在PLC的G_16位通用寄存器里面。

*擴(kuò)展地址：擴(kuò)展地址就是G的寄存器序號(hào)，如地址寫(xiě)：1，表示從G1寄存器開(kāi)始，連續(xù)調(diào)用4個(gè)寄存器儲(chǔ)存采集器的4路模擬量信號(hào)，那么按順序Ai1-Ai4這四個(gè)入口采集的數(shù)據(jù)分別保存在G1,G2,G3,G4這四個(gè)寄存器中。也就是Ai1--G1，Ai2--G2，Ai3--G3，Ai4--G4。

*匹配STDID：表示擴(kuò)展的采集器對(duì)應(yīng)的站號(hào)，擴(kuò)展1個(gè)采集器，第一個(gè)擴(kuò)展指令I(lǐng)D就寫(xiě)1，那么這個(gè)采集器的站號(hào)就要對(duì)應(yīng)1；擴(kuò)展2個(gè)采集器，第2個(gè)擴(kuò)展指令I(lǐng)D就寫(xiě)2，那么第二個(gè)采集器的站號(hào)就要對(duì)應(yīng)2；只要ID跟采集器的站號(hào)對(duì)應(yīng)上才能起作用。

*數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：每個(gè)寄存器要占用兩位，一個(gè)采集器有4路模擬量入口，所以數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8。

*錯(cuò)誤標(biāo)志：指令自帶，默認(rèn)。

2-再設(shè)置觸發(fā)擴(kuò)展標(biāo)志程序：

任意一個(gè)時(shí)序環(huán)，或者組合幀里面設(shè)置一條觸發(fā)標(biāo)志M79通的指令，表示啟動(dòng)擴(kuò)展指令，如下所示在組合幀編輯觸發(fā)M79通。

3-設(shè)置模擬量換算程序：

PLC擴(kuò)展的模擬量輸入采集值用寄存器G表示，采集值范圍是0-4000，直接套用公式進(jìn)行計(jì)算，此處以溫度傳感器為例，溫度傳感器輸出4-20ma信號(hào)到PLC

機(jī)身的模擬量輸入端口，溫度傳感器量程范圍：100℃-500℃。

我們根據(jù)以上公式得到以下4組有效數(shù)據(jù)，并將其保存在4個(gè)W32位寄存器里面，前面壓力傳感器案例調(diào)用的W0~W3寄存器，這里我們就調(diào)用W4~W7。

①傳感器量程差值：500℃-100℃=400℃，所以W4=70；

②采集值最大范圍值：4000，所以W5=4000；

③4ma對(duì)應(yīng)的傳感器最小量程值：100℃;也就是W2=100；

④最后運(yùn)算得到的實(shí)時(shí)值保存在W7寄存器里面。

得到相關(guān)數(shù)據(jù)之后，我們?cè)賹?shù)據(jù)套入公式，按照“先乘除后加減”的規(guī)則添加運(yùn)算公式，對(duì)于每一步運(yùn)算的結(jié)果值，我們用V中間變量寄存器來(lái)過(guò)渡（中間變量掉電不保存數(shù)據(jù)），如下操作：

V2=實(shí)時(shí)采集值G1×W4；（先乘，G1表示采集器第一路模擬量輸入通道）

V3=V2/W5；（后除）

W7=V3+W6。（再加減）

將得到的運(yùn)算謄寫(xiě)到PLC編程軟件，在組合幀編輯一組，取標(biāo)志M0斷為組長(zhǎng)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，得實(shí)時(shí)結(jié)果。

通過(guò)此運(yùn)算得到的W7就是實(shí)時(shí)溫度值，我們?cè)趯?shí)際的控制過(guò)程中，就是通過(guò)對(duì)溫度W7進(jìn)行比較控制的，比如溫度低于150℃時(shí)，觸發(fā)加熱棒動(dòng)作，溫度高于350℃時(shí)，觸發(fā)電磁閥停止，類(lèi)似這樣比較控制就是在時(shí)序環(huán)編輯，如下所示：X01是啟動(dòng)信號(hào)，G12=150，G13=350，Y1是加熱棒。

【PLC模擬量輸出控制方式】

目前僅有型號(hào)為SFa-0806A2022（四代0806雙模擬量款）以及SFm-2424A4102（四軸帶兩路Ao）和SFm-2424A4122（四軸全功能）這三款型號(hào)支持兩路模擬量輸出，模擬量輸出暫不支持?jǐn)U展。

PLC發(fā)送的模擬量輸出信號(hào)也是4-20ma，無(wú)需單位換算公式，只需要一條賦值運(yùn)算指令就可以完成，以下程序以控制變頻器頻率為例：

指令解析：

Ao1：表示模擬量輸出值，其中“1”表示第一路模擬量輸出通道，若取用第二路通道，則選用Ao2，其輸出的范圍值是4-20ma。

G0：表示在變頻器頻率范圍值0-50HZ，需要在觸摸屏上面輸入數(shù)值，比如G0輸入1，那么輸出模擬量數(shù)值是Ao1=G0×80=80，就是G0整體放大80倍才是對(duì)應(yīng)的模擬量輸出采集值80；若G0輸入10，那么模擬量數(shù)值A(chǔ)o1=G0×80=800，就是整體放大800倍，模擬量輸出采集值就對(duì)應(yīng)800。

因?yàn)锳o1范圍值是4-20ma，模擬量精度是12位，其采集值范圍是0-4000，而G0變頻器的范圍值是0-50，三者要對(duì)應(yīng)，所以對(duì)照運(yùn)算就需要將G0的值需要放大80倍。