模拟量是什么?PLC和模拟量是如何转换的?
浏览次数:263      发布于:2023-04-20
模拟量在PLC系统中有着非常广泛的应用,特别是在过程控制系统中。模拟量是一种连续变化的量,因此,它的使用对象也是各种连续变化的量,比如温度,压力,湿度,流量,转速,电流,电压,扭矩等等等等。那什么是数字量呢?与模拟量相对的是数字量,数字量又叫开关量,数字量只有两种状态,随时间的变化是不连续的物理量,像是一个个的脉冲波形,所以又叫脉冲量。图一 温度表如图一所示的温度表,它测量的温度是连续的,对应温度表上的刻度。比如从40度升到50度,它不是直接跳跃的,而是连续上去的,也就是41、42、43这样连续的变化。那么PLC是如何识别并控制这些变化?它和模拟量又是如何转换的呢?PLC系统中使用的模拟量有深圳市华联欧国际贸易有限公司长期优势供应模拟量是什么?PLC和模拟量是如何转换的?等产品,100%正品保证,价格优惠,货期快,型号全,欢迎前来咨询合作。所有欧美工控产品型号齐全,质量保证,价格全网最低,而且报价快,货期短,欢迎来电咨询!

模拟量在PLC系统中有着非常广泛的应用,特别是在过程控制系统中。模拟量是一种连续变化的量,因此,它的使用对象也是各种连续变化的量,比如温度,压力,湿度,流量,转速,电流,电压,扭矩等等等等。


那什么是数字量呢?

与模拟量相对的是数字量,数字量又叫开关量,数字量只有两种状态,随时间的变化是不连续的物理量,像是一个个的脉冲波形,所以又叫脉冲量。


图一 温度表


如图一所示的温度表,它测量的温度是连续的,对应温度表上的刻度。比如从40度升到50度,它不是直接跳跃的,而是连续上去的,也就是41、42、43这样连续的变化。

那么PLC是如何识别并控制这些变化?它和模拟量又是如何转换的呢?


PLC系统中使用的模拟量有两种,一种是模拟电压,一种是模拟电流,模拟电压最常见,用的也最多。

模拟电压 一般是0~10V,并联相等,长距离传输时容易受干扰,一般用在OEM设备中。

模拟电流一般是4~20mA,串联相等,抗干扰能力强,dcs系统中一般都使用模拟电流。
首先,我们先要用传感器测量我们所需要的参数,通过变送器将此参数变换成0~10V 或者4~20mA ,现在很多传感器都是自带变送器的,直接就输出模拟量,建议大家在项目中选用此种类型的传感器。


图二 某压力传感器手册


如图二所示,是某压力开关的选型手册,红色圆圈部分是它的量程 0~250公斤,再看黄色荧光笔部分,此型号的传感器是模拟电流输出,也就是此款传感器将0~250公斤的压力线性转换成了4~20mA的电流,当我们检测到12mA的电流时,就表示压力是125公斤,依此类推。


当我们读取到模拟量之后,就要交给PLC去处理了,由于PLC的实质是电子计算机,而计算机只能识别数字量,因此要进行转换,也就是模拟量到数字量的转换,模拟电子技术中称之为A/D转换,作为PLC的使用者,而A/D转换的是一个线性变化,也就是把0~10V 或者4~20mA 转换成一个数字N,再在PLC中去处理这个转换后的数字。也就是把0~10V 或者4~20mA 转换成了0~N。这个数值N 在不同的PLC中是不一样的。


比如在西门子博途中,它是固定的为27648。有的PLC是4000,还有4096,还有32767,这个就要参考PLC 的编程手册了。多数PLC都是可以修改的,建议修改成整数,便于我们计算。


图三 施耐德PLC 模拟量设置

如图三所示,是施耐德CODESYS平台的PLC,红色圆圈是默认的设置为-32768到32768,很显然,这样的数字是不便于我们计算的,因此改成了4000到20000。

此外,欧美系PLC对模拟量的处理是很简单的,只需简单的设置,而日系PLC特别是三菱,对模拟量的处理是很隆重的,它是通过梯形图写程序的方式来设置。而左上角的蓝色圆圈内的%IW0,就是读取的模拟量的数值,如果压力是125公斤,那么此时,%IW0的值应为12000。


图四 模拟量转换过程


如图四所示,这是整个的模拟量的转换过程,看箭头指向,传感器检测实际物理量,然后变送输出模拟量到PLC,由PLC转换成数字量,而plc编程,就是对数字量的处理。



图五 模拟量的PID处理

如图五所示,左侧红色圆圈就是我们读取的实际压力,通过PID功能块进行处理,处理后的数值赋值给%QW0,而%QW0是模拟量的输出,也就是模拟量输入的逆运算。

模拟电流相对于模拟电压来说,有着无可比拟的优势,抗干扰能力强,有断线检测功能,而且模拟电流的传感器一般都是两线制,配线简单方便,而且模拟电流信号可以方便的转换成模拟电压信号,反之则不能,因此推荐大家尽量使用模拟电流。

模拟电流的缺点:概念比较抽象,测量比较麻烦,初学者可能会不好理解,更重要的是,电流是串联相等,很多初次使用模拟电流的朋友经常想当然的把模拟电流信号并联,这是不对的,希望注意。


这就是PLC对模拟量的处理,它其实是一个线性转换的过程,任何连续的物理量都可以变送成0~10V 或者4~20mA供我们处理,而我们又可以把要控制的物理量转换成0~10V 或者4~20mA,这就是模拟量控制的本质。

(来源:网络,版权归原作者)

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