一、西門子plc S7-200 模擬量使用簡介

S7-200系列產(chǎn)品可以采集標準的電壓、電流模擬量信號和熱電偶、熱電阻溫度傳感器信號。普通的電壓和電流信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成為0~32000 或者-32000~32000 之間的整數(shù)。溫度傳感器信號被直接轉(zhuǎn)換為攝氏度（或華氏度）溫度值，省去了復雜的溫度值換算。

S7-200系列可以提供的模擬量輸出信號有-10V~ +10V之間的電壓和0~20mA 的電流信號，能夠滿足大多數(shù)模擬量負載的需求。

S7-200系列的模擬量擴展模塊選型靈活，用戶可以根據(jù)實際需要選擇使用CPU224XP集成的模擬量通道，或者使用4通道輸入、8通道輸入、2通道輸出、4通道輸出和輸入輸出混合模塊。

224 XP在CPU上集成了兩個模擬量輸入端口和一個模擬量輸出端口。

224 XP本體模擬量I/O規(guī)格表如下：

 

224 XP 的模擬量輸入/輸出通道的精度為 12位。 224 XP上的模擬量輸入轉(zhuǎn)換速度比模擬量擴展模塊慢，因此要求高的場合請使用模擬量擴展模塊。

分辨率是A/D模擬量轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度，即用多少位的數(shù)值來表示模擬量。S7-200模擬量模塊的轉(zhuǎn)換分辨率是12位，能夠反映模擬量變化的最小單位是滿量程的1/4096。

模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，還受到轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的影響。在實際應用中，輸入的模擬量信號會有波動、噪聲和干擾，內(nèi)部模擬電路也會產(chǎn)生噪聲、漂移，這些都會對轉(zhuǎn)換的最后精度造成影響。這些因素造成的誤差要大于A/D芯片的轉(zhuǎn)換誤差。

二、CPU 224 XP本體集成的模擬量I/O接線圖如下：

圖中：

a:此處表示A+和B+都可以接±10V信號

b:電流型負載接在I和M端子之間

c:電壓型負載接在V和M端子之間

S7-224 XP 的兩路模擬量輸入通道被出廠設置為電壓信號(0－10V)輸入。為了能夠輸入電流信號，必須在 A+ 與 M 端 (或 B+ 與 M 端) 之間并入一個500 歐姆的電阻。并必須確保外接電流源具有短路保護以防損壞。因為沒有充分隔離，外接電阻也可成為干擾源。

為了得到盡量精確的測量結(jié)果，推薦使用公差盡可能小的電阻。當在500歐電阻兩端施加最大 28.8V 的電壓時，電阻消耗功率為1.66W。要選擇功率大于1.66瓦的500歐電阻。

三、模擬量比例換算

S7-200 CPU內(nèi)部用數(shù)值表示外部的模擬量信號，兩者之間有一定的數(shù)學關(guān)系。這個關(guān)系就是模擬量/數(shù)值量的換算關(guān)系。例如，使用一個0 - 20mA的模擬量信號輸入，在S7-200 CPU內(nèi)部，0 - 20mA對應于數(shù)值范圍0 - 32000；對于4 - 20mA的信號，對應的內(nèi)部數(shù)值為6400 - 32000。

模擬量轉(zhuǎn)換的目的不是在S7-200 CPU中得到一個0 - 32000之類的數(shù)值；對于編程和操作人員來說，得到具體的物理量數(shù)值（如壓力值、流量值），或者對應物理量占量程的百分比數(shù)值更重要，這是換算的最終目標。

1、通用比例換算公式

模擬量的輸入/輸出都可以用下列的通用換算公式換算：

Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl

其中：

 

它們之間的關(guān)系可以圖示如下：

2、實用指令庫

為便于用戶使用，用戶可以將“自定義指令庫”添加到自己的Micro/WIN編程軟件中應用。下載并添加模擬量比例換算指令庫如下圖中的scale_E(V1.0),或scaling（V1.2）。

在這個指令庫中，子程序Scale_I_to_R可用來進行模擬量輸入到S7-200內(nèi)部數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；子程序Scale_R_I可用于內(nèi)部數(shù)據(jù)到模擬量輸出的轉(zhuǎn)換。

四、模擬量編程實例

1、模擬電路圖及接線如下圖，24V電源采用S7-224 XP自帶的電源。調(diào)節(jié)電位器可以得到0—9V的直流電壓輸出。