实例3 PLC模拟量模块的使用

实例控制要求

如图1-9所示是模拟量输入模块EM231、模拟量输出模块EM232和模拟量输入/输出模块EM235模块的应用接线图。通过本实例的学习，要求能对PLC模拟量模块进行正确的接线。

基本知识

模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入/输出模块等。

1）模拟量输入模块（A/D）

模拟量输入模块在过程控制中的应用很广，如对常用的温度、压力、速度、流量、酸碱度、位移进行工业检测时，都是通往对电压、电流的模拟量输入值进行一定运算（PID）来控制生产过程，从而达到一定的目的。模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，模拟量的输入信号为4～20mA的电流信号或1～5V、-10～10V、0～10V的直流电压信号。由于PLC只能接收数字信号，所以为了实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（A/D）转换，即将模拟信号转换成PLC所能接收的数字信号。模拟量输入模块一般由滤波电路、A/D转换器、光电耦合器隔离等部分组成。其原理框图如图1-10所示。

如图1-11所示是EM231模拟量输入模块，它主要由滤波电路、A/D转换器、光电耦合器隔离、内部电路组成。输入信号通过滤波、运算放大器的放大和量程变换（转换成A/D转换器能够接收的电压范围）后再送入A/D转换器中。经过A/D转换器转换后的数字信号再经光耦合器隔离后进入PLC的内部电路。根据A/D转换的分辨率不同，模拟量输入单元能提供8位、10位、12位或16位等精度的各种位数的数字信号并将其传送给 PLC进行处理。

模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换，即把现场连续变化的模拟量标准信号转换成12位的二进制数字信号后送给中央处理器进行处理。EM231模块的输入数据格式如图1-12所示，其最高位是符号位：“0”表示正值，“1”表示负值。单极性数据格式的量程设置为0～3200，双极性数据格式的量程设置为-3200～3200。

2）模拟量输出模块（D/A）

模拟量输出模块用于将中央处理器的二进制数字信号转换成4～20mA的电流输出信号或0～10V、1～5V的电压输出信号，以提供给执行机构，并满足生产过程现场连续信号的控制要求。模拟量输出模块一般由内部电路、光电耦合器隔离、D/A转换器和信号转换等部分组成，其原理框图如图1-13所示。

如图1-14所示是EM232模拟量输出模块。它一般具有2路或4路模拟量输出通道，每个输出通道占用存储器AQ区域的2字节。经PLC处理后的12位输出数据格式如图1-15所示，其最高位是符号位：“0”表示正值，“1”表示负值。电流输出数据格式的量程设置为0～3200，而电压输出数据格式的量程设置为-3200～3200。

3）模拟量输入/输出模块

如图1-16所示是EM235模拟量输入/输出模块。它具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道。

该模块的模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，其技术参数基本相同。

该模块的电压输入范围有所不同，单极性为0～10V，0～5V，0～1V，0～500mV，0～100mV，0～50mV；双极性为±10V，±5V，±2.5V，±1V，±500mV，±250mV，±100mV， ±50mV，±25mV。

该模块的模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块，其技术参数也基本相同。

实例解决方案

① 如图1-9（a）所示是EM231的典型接线图。在该模块上共有15个固定接线端子，每3个端子为1组。其中模拟量输入通道共有4组，RA、A+、A-是一组；RB、B+、B-是一组；RC、C+、C-是一组；RD、D+、D-是一组。还有一组是DC24V电源L+、M、接地。在接线中，对于电压信号只使用两个端子，而电流信号则需使用三个端子。对于未使用的通道可以将其端子短接。

要正确使用模拟量输入模块，还需要对开关配置进行设置，配置完毕后需要重新给模块上电才能生效。如表1-4所示是EM231模块的DIP开关配置说明，开关SW1、SW2和SW3用于选择模拟量输出范围，而所有输入都设置了相同的模拟量输入量程。

② 如图1-9（b）所示是EM232模拟量输出模块的接线图，模块上部有7个端子，每3个端子为一组；共有两路模拟量输出通道，每路可以接电压负载（V0和V1）或电流负载（I0和I1），M0和M1端子是各组的公共端。电压输出范围为-10～+10V，电流输出范围为0～20mA。模块下部的M、L+两端子接+24V DC供电电源。

③ 如图1-9（c）所示是 EM235模拟量模块的接线图，该模块的模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。该模块需要用直流24V供电。它既可采用CPU模块的传感器电源24V DC/400mA供电，也可由用户提供外部电源。

要正确使用此模块，还需要对开关配置进行设置，配置完毕后需要重新给模块上电才能生效。如表1-5所示是EM235模块的DIP开关配置说明，开关1至6（SWl～SW6）可选择输入量程和分辨率。所有的输入都设置为相同的模拟量和格式。该表中的开关6（SW6）为单极性或双极性选择开关；开关4和5（SW4、SW5）为增益开关；开关1、2和3（SW1、SW2、SW3）为衰减开关。