PLC开关量和模拟量讲解

发表于 2020-04-10 09:01:01 收藏 已收藏
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PLC开关量和模拟量讲解

发表于 2020-04-10 09:01:01
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开关量和模拟量是大家学习PLC初期使用最多的两种输入输出方式。什么是开关量?什么是模拟量?

PLC的实质是工业计算机,因此它只能处理数字量,也就是0和1,但是,在工业控制中有很多量,比如温度,压力,湿度,浓度等等它是连续变化的模拟量,PLC是不能直接处理的,这就是开关量和模拟量的转换,但一般都称之为数字量和模拟量的变化,开关量一般是指开关按钮等的输入。

数字量和模拟量之间是线性变化关系,一般是把0~10V或是4~20mA 接入PLC的AD模块,然后在PLC内部转换成对应的一个范围,0~A,这个A就是对应的数字量,比如西门子PLC,这个数值是固定的,为27648。而有些PLC,比如施耐德PLC,这个值是可以自己定义的。一般都是设置一个容易计算的数值,比如10000。可以用一个表格来表示

红色箭头表示模拟量到数字量的变化,绿色箭头是数字量到模拟量的变化。

其中开关量和模拟量是我们在初期学习PLC的过程中,使用最多的两种输入输出方式。那到底什么是开关量什么是模拟量呢?对于有些基础的朋友来说不算问题了,但对于刚接触PLC的小白来说,这是个必须弄清楚的问题。因为它是plc学习的基础中的基础,也是电气控制领域的基础。所以对于基础的东西还是有必要多啰嗦几句的,下面的内容适用于刚入门的PLC小白,如果你已经是高手可以略过了。先来说一下最简单的开关量,如图1。

图1,其实只要看到图1不用我说你也能看明白什么是开关量了,图中画的的是一个电接点压力表,这种压力表在许多设备上也经常见到,它就是一个典型的能输出开关量信号的器件。原理就是压力高时C和B两个触点闭合接通,输出压力高信号,压力低时C和A两个触点闭合接通输出压力低信号。有了这样的信号就实现把就地的压力信号,远传到远处的电气控制柜去参与自动远程控制了,其中C和B是一个开关量,C和A也是一个开关量。所以一个开关触点就是一个开关量,它的特性是同一时刻要么接通要么断开。接通就是1,代表有有信号,断开就是0,代表没有信号。这就是所谓的开关量信号。细心的读者这时会发现,这样的电接点压力表虽然能把就地的压力信号远传到远处,但它传输的只是有压力和没压力这样的有和无的信号,那如果我们想知道就地的实时压力值到底是多少该怎么办呢?接下来看完下面模拟量的介绍你就会有办法了。

看图2,在图2中最左边的器件叫压力变送器,如果我们想要在远方知道就地的压力数值就全靠它了。它是怎么做到的呢?看图2的中间,其实压力变送器它里面就是一块电路板,电路板连接着一个压力传感器F。它的工作原理就是压力传感器F实时检测管道压力,把检测到的压力再传到电路板的C,检测信号进入电路板后,通过电路板的转换与计算,把这个压力信号转换成一个电流信号由A和B这两个点输出。图2最右边就是这个转换的示意图,我们看到它可以把一个0-10kpa的压力信号转换成一个4-20mA的电流信号,由A和B这两个点输出。这时我们就说A和B这两个点输出的就是一个模拟量信号。这个模拟量电信号可以是4-20mA的电流信号,也可以是0-10V的电压信号。模拟量信号的特点是它的值是在一个数值范围内连续可变的。这就是所说的模拟量信号。下面看一下模拟量信号是怎么把压力信号远传输出的。

图3,假设我们管道上安装的是一块量程为0-10kpa的压力变送器,我们让一个电源的正极接压力变送器的B点,负极串联一块万用表到压力变送器的A点,并将万用表打到电流档。然后我们先看图3的左面,当压力变送器C点的压力是5kpa时,万用表的的电流读数是12mA。正好是4-20mA的电流信号的中间值,而5kpa也正好是0-10kpa压力值的中间值。再看图3右边,当压力变送器C点的压力是10kpa时,万用表的的电流读数正好是20mA。这样0-10kpa压力值就对应了4-20mA的电流信号值,我们只要在远方通过一个接收设备把这个4-20mA的电流信号值提取出来,再通过一定的计算,就能知道就地的压力值是多少了。这个接收设备可以是PLC也可以是数显仪表等。

这里再说一下,为什么要把压力信号转换成4-20mA的电流信号,而不是0-20mA的电流信号或0-10V的电压信号。因为1,0-10V的电压信号容易受到外界的电磁干扰,特别是电缆长度很长时干扰更明显。2,用0-20mA的电流信号的话,就无法判断在电流信号是0mA时,到底是电缆断线引起的故障0mA,还是压力本身就是0kpa而输出的正常的0mA。所以现在市场中的压力变送器绝大多数都是使用4-20mA的模拟量电流信号。

图4,就是一个通过西门子s7-200 PLC读取压力变送器压力值的接线图例,这是一种最基本的使用方法,左边是开关量的,右边是模拟量的,不同的信号类型要接到PLC不同输入端。

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