电气控制与PLC的课件第9章.ppt

1、第第9章章 模拟量扩展模块与模拟量扩展模块与PID控制控制9.1 模拟量扩展模块概述模拟量扩展模块概述 9.2 模拟量输出模块的使用与仿真模拟量输出模块的使用与仿真 9.4 模拟量混合模块模拟量混合模块EM235的使用的使用 9.3 模拟量输入模块的使用与仿真模拟量输入模块的使用与仿真*9.5 PID控制控制 9.1 模拟量扩展模块概述模拟量扩展模块概述 9.1.1 模拟量扩展模块的种类和连接模拟量扩展模块的种类和连接 表9-1 模拟量扩展模块型号、点数及消耗电流名 称型 号输入/输出点数模块消耗电流（mA）+5V DC+24V DC输入模块EM2314路模拟量输入2060输出模块EM2322

2、路模拟量输出2070混合模块EM2354路模拟量输入/1路模拟量输出3060CPU单元与扩展模块如图单元与扩展模块如图9-1所示。所示。图9-1 CPU与扩展模块的连接S7-200系列系列PLC主要有三种模拟量扩展模块，各扩展模块的型号、主要有三种模拟量扩展模块，各扩展模块的型号、I/O点数及消耗电流见表点数及消耗电流见表9-1。9.1.2 模拟量输出模块的地址和技术规范模拟量输出模块的地址和技术规范 模拟量输出在模拟量输出在CPU221和和CPU222中，其表示形式为：中，其表示形式为：AQW0、AQW2、AQW30，共有，共有16个字，总共允许个字，总共允许有有16路模拟量输出。在路模拟量

3、输出。在CPU224和和CPU226中，其表示形中，其表示形式为：式为：AQW0、AQW2、AQW62，共有，共有32个字，总个字，总共允许有共允许有32路模拟量输出。路模拟量输出。隔离（现场侧到逻辑电路）隔离（现场侧到逻辑电路）无无信号范围信号范围电压输出电压输出10V电流输出电流输出020mA数据字格式数据字格式电压电压32000+32000电流电流0+32000分辨率：全量程分辨率：全量程电压电压12位，加符号位位，加符号位电流电流11位位精度：最差情况（精度：最差情况（055）电压输出电压输出2%满量程满量程电流输出电流输出2%满量程满量程精度：典型情况（精度：典型情况（25）电压输出

4、电压输出0.5%满量程满量程电流输出电流输出0.5%满量程满量程设置时间设置时间电压输出电压输出100s电流输出电流输出2ms最大驱动最大驱动电压输出电压输出最小最小5000电流输出电流输出最大最大50024VDC电压范围电压范围20.428.8VDC（或来自（或来自PLC的传感器电源）的传感器电源）表9-2模拟量输出模块的主要技术规范9.1.3 模拟量输入模块的地址和技术规范模拟量输入模块的地址和技术规范 模拟量输入在模拟量输入在CPU221和和CPU222中，其表示形式为：中，其表示形式为：AIW0、AIW2、AIW30，共有，共有16个字，总共允许个字，总共允许有有16路模拟量输入；在路

5、模拟量输入；在CPU224和和CPU226中，其表示中，其表示形式为：形式为：AIW0、AIW2、AIW62，共有，共有32个字，个字，总共允许有总共允许有32路模拟量输入。路模拟量输入。模拟量输入模块的主要技术规范见表模拟量输入模块的主要技术规范见表9-3。隔离（现场与逻辑电路间）隔离（现场与逻辑电路间）无无输入范围输入范围电压（单极性）电压（单极性）010V，05V电压（双极性）电压（双极性）5V，2.5V电流电流020mA输入分辨率输入分辨率电压（单极性）电压（单极性）2.5mV（010V时）时）电压（双极性）电压（双极性）2.5mV（5V时）时）电流电流5A（020mA时）时）数据字格

6、式数据字格式单极性，全量程范围单极性，全量程范围0+32000双极性，全量程范围双极性，全量程范围32000+32000直流输入阻抗直流输入阻抗电压输入电压输入10M电流输入电流输入250精度精度单极性单极性12位位双极性双极性11位，加位，加1符号位符号位最大输入电压最大输入电压30VDC最大输入电流最大输入电流32mA模数转换时间模数转换时间250s模拟量输入阶跃响应模拟量输入阶跃响应1.5ms95%共模抑制共模抑制40dB，DCto60Hz共模电压共模电压信号电压信号电压+共模电压（必须共模电压（必须12V）24VDC电压范围电压范围20.428.8VDC（或来自（或来自PLC的传感器电

7、源）的传感器电源）表表9-3模拟量输入模块的主要技术规范模拟量输入模块的主要技术规范 9.2 模拟量输出模块的使用与仿真模拟量输出模块的使用与仿真 9.2.1 模拟量输出模块的数据字格式和使用注意事项模拟量输出模块的数据字格式和使用注意事项 模拟量输出模块存储区中数字量的数据字格式为模拟量输出模块存储区中数字量的数据字格式为12位，左端对齐，位，左端对齐，MSB和和LSB分别为最高有效位和最低有效位，如图分别为最高有效位和最低有效位，如图9-2所示。最高有效位所示。最高有效位是符号位，是符号位，0表示正数，表示正数，1表示负数。最低位是表示负数。最低位是4个连续的个连续的0。注意事项：注意事项

8、：（1）输出范围）输出范围模拟量输出范围包括模拟量输出范围包括10+10V，020mA。（2）输出类型）输出类型模拟量输出类型有电压输出和电流输出两种类型，其接线方式不同。模拟量输出类型有电压输出和电流输出两种类型，其接线方式不同。（3）对负载的要求）对负载的要求模拟量输出模块对负载的要求主要是负载阻抗，在电流输出方式下一般模拟量输出模块对负载的要求主要是负载阻抗，在电流输出方式下一般给出最大负载阻抗；在电压输出方式下，则给出最小负载阻抗。给出最大负载阻抗；在电压输出方式下，则给出最小负载阻抗。（4）抗干扰措施）抗干扰措施 图9-2 模拟量输出数据字格式9.2.2 模拟量输出模块模拟量输出模块

9、EM232的使用与仿真的使用与仿真 模拟量输出模块模拟量输出模块EM232的上部从左端起的每的上部从左端起的每3个点为一组，共个点为一组，共两组，两组，V0端接电压负载，端接电压负载，I0端接电流负载，端接电流负载，M0端为公共端。第端为公共端。第1路的模拟量地址是路的模拟量地址是AQW0，第，第2路的模拟量地址是路的模拟量地址是AQW2。【例题例题9.1】使用使用EM232将给定的数字量转换为模拟电压输出，用将给定的数字量转换为模拟电压输出，用数字电压表测量输出电压值，并且记录与分析。数字电压表测量输出电压值，并且记录与分析。（1）将数字量）将数字量2000，4000，8000，16000，

10、32000转换为对应的转换为对应的模拟电压值。模拟电压值。（2）将数字量）将数字量2000，4000，8000，16000，32000转换为转换为对应的模拟电压值。对应的模拟电压值。（3）分析数字量与模拟量的对应关系。）分析数字量与模拟量的对应关系。图9-4 例题9.1（1）程序表9-4例题9.1输出模拟电压值VW0数据2 0004 0008 00016 00032 000模拟电压（V）0.621.252.505.0010.01（1）（2）表9-5例题9.1输出负的模拟电压值VW0数据2 0004 0008 00016 00032 000模拟电压（V）0.621.252.505.0010.01

11、图9-5 例题9.1（2）程序数字量与模拟电压值的关系曲线如图数字量与模拟电压值的关系曲线如图9-6所示，可以看出，数字量与所示，可以看出，数字量与模拟电压值成正比关系。模拟电压值成正比关系。图9-6 数字量与模拟电压值的关系曲线（3）【例题例题9.2】通过仿真软件将数字量通过仿真软件将数字量2 000，4 000，8 000，16 000，32 000转换为对应的模拟电压值。转换为对应的模拟电压值。图9-7 例题9.2仿真界面 表9-6例题9.2输出仿真模拟电压值数字量2 0004 0008 00016 00032 000模拟电压（V）0.611.222.444.889.769.3 模拟量输

12、入模块的使用与仿真模拟量输入模块的使用与仿真 9.3.1 模拟量输入模块的数据字格式和使用注意事项模拟量输入模块的数据字格式和使用注意事项 模拟量输入模块的分辨率为模拟量输入模块的分辨率为12位，单极性数据格式的全量程范围位，单极性数据格式的全量程范围为为032 000，双极性全量程范围的数字量为，双极性全量程范围的数字量为32 00032 000。模拟量转换为模拟量转换为12位的数字量是左对齐的，如图位的数字量是左对齐的，如图9-8所示。所示。注意事项：注意事项：（1）模拟量值的输入范围）模拟量值的输入范围模拟量输入模块有各种输入范围，它们包括模拟量输入模块有各种输入范围，它们包括010V，

13、5V，020mA等。等。（2）采样循环时间）采样循环时间采样循环时间反映了系统处理模拟量输入的响应时间。采样循环时间反映了系统处理模拟量输入的响应时间。（3）模拟量输入模块的外部连接方式）模拟量输入模块的外部连接方式 图9-8 模拟量输入数据字的格式9.3.2 模拟量输入模块模拟量输入模块EM231的使用与仿真的使用与仿真 1外部接线外部接线EM231外部接线如图外部接线如图9-9所示，上部有所示，上部有12个端子，每个端子，每3个点为一组，共个点为一组，共4组，组，每组可作为每组可作为1路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号）。输入信号为电路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号）。输入信号为

14、电压信号时，用压信号时，用2个端子（如个端子（如A+、A）；输入信号为电流信号时，用）；输入信号为电流信号时，用3个端子个端子（如（如RC、C、C），其中），其中RC与与C端子短接；未用的输入通道应短接端子短接；未用的输入通道应短接（如（如B、B）。）。4路模拟量地址分别是路模拟量地址分别是AIW0，AIW2，AIW4和和AIW6。图9-9 EM231的外部接线图模拟量输入模块有多种量程，可以通过模块上的模拟量输入模块有多种量程，可以通过模块上的DIP开关来设置所开关来设置所使用的量程，使用的量程，CPU只在电源接通时读取开关设置。用来选择模拟量量程只在电源接通时读取开关设置。用来选择模拟量量

15、程和精度的和精度的EM231DIP开关设置表见表开关设置表见表9-7。单单极极性性满量程输入满量程输入分分辨辨率率SW1SW2SW3ONOFFON010V2.5mVONOFF05V1.25mV020mA5 A双双极极性性满量程输入满量程输入分辨率分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON5V2.5mVONOFF2.5V1.25mV2DIP开关设置表开关设置表表9-7用来选择模拟量量程和精度的EM 231 DIP开关设置表【例题例题9.3】使用使用CPU226和和EM231将模拟电压转换为数字量存入将模拟电压转换为数字量存入VW0，并且分析模拟电压值与数字量的对应关系。，并且分析模拟电压值与数字量

16、的对应关系。3EM231的使用的使用图9-10 例题9.3程序表9-8例题9.4模拟电压值与对应的数字量模拟电压（V）1.557.759.50数字量5 00725 01331 224数字量与模拟电压值的关系曲线如图数字量与模拟电压值的关系曲线如图9-11所示，可以看出，数字量所示，可以看出，数字量与模拟电压值成正比关系。与模拟电压值成正比关系。图9-11 输入模拟量与数字量关系曲线 在仿真软件中使用在仿真软件中使用CPU226，配置模拟量输入模块，配置模拟量输入模块EM231，设定，设定EM231量程为量程为010V。运行程序，输入模拟电压值，监视变量寄存器。运行程序，输入模拟电压值，监视变量寄存器VW0中的数据，仿真电路与结果如图中的数据，仿真电路与结果如图9-12所示，并将内存表中的数据填入所示，并将内存表中的数据填入表表9-9中。中。4EM231的仿真使用的仿真使用图9-12 EM 231仿真结果 表9-9例题9.4输入仿真模拟电压值模拟电压（V）1.557.759.50数字量5 06425 37631 112【例题例题9.4】量程为量程为010MPa的压力变送器的输出信号为直流