模拟量扩展模块与PID控制

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第9章 模拟量扩展模块与PID控制 9.1 模拟量扩展模块概述 9.2 模拟量输出模块的使用与仿真 9.3 模拟量输入模块的使用与仿真 9.4 模拟量混合模块EM235的使用 *9.5 PID控制 9.1 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   S7-200系列PLC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9-1。 表9-1 模拟量扩展模块型号、点数及消耗电流 模块消耗电流(mA) 型 号 输入/输出点数 名 称 +5V DC +24V DC输入模块 EM231 4路模拟量输入 20 60输出模块 EM232 2路模拟量输出 20 70混合模块 EM235 4路模拟量输入/1路模拟量输出 30 60 CPU单元与扩展模块如图9-1所示。 图9-1 CPU与扩展模块的连接 9.1.2 模拟量输出模块的地址和技术规范 模拟量输出在CPU221和CPU222中,其表示形式为:AQW0、AQW2、…、AQW30,共有16个字,总共允许有16路模拟量输出。在CPU224和CPU226中,其表示形式为:AQW0、AQW2、…、AQW62,共有32个字,总共允许有32路模拟量输出。 表9-2 模拟量输出模块的主要技术规范 无 隔离(现场侧到逻辑电路) 电压输出 ±10V信号范围 电流输出 0~20mA 电压 ?32 000 ~+32 000数据字格式 电流 0~+32 000 电压 12位,加符号位分辨率:全量程 电流 11位 电压输出 ±2% 满量程精度:最差情况(0°~55℃) 电流输出 ±2% 满量程 电压输出 ±0.5% 满量程精度:典型情况(25℃) 电流输出 ±0.5% 满量程 电压输出 100μs设置时间 电流输出 2ms 电压输出 最小5 000Ω最大驱动 电流输出 最大500Ω24V DC电压范围 20.4~28.8V DC(或来自PLC的传感器电源) 9.1.3 模拟量输入模块的地址和技术规范 模拟量输入在CPU221和CPU222中,其表示形式为:AIW0、AIW2、…、AIW30,共有16个字,总共允许有16路模拟量输入;在CPU224和CPU226中,其表示形式为:AIW0、AIW2、…、AIW62,共有32个字,总共允许有32路模拟量输入。 模拟量输入模块的主要技术规范见表9-3。 表9-3 模拟量输入模块的主要技术规范 隔离(现场与逻辑电路间) 无 电压(单极性) 0~10V,0~5V输入范围 电压(双极性) ±5V,±2.5V 电流 0~20mA 电压(单极性) 2.5mV(0~10V时)输入分辨率 电压(双极性) 2.5mV(±5V时) 电流 5μA(0~20mA时) 单极性,全量程范围 0~+32 000数据字格式 双极性,全量程范围 ?32 000 ~+32 000 电压输入 ≥10MΩ直流输入阻抗 电流输入 250Ω 单极性 12位精度 双极性 11位,加1符号位最大输入电压 30V DC最大输入电流 32mA模数转换时间 <250μs模拟量输入阶跃响应 1.5ms~95%共模抑制 40dB,DC to 60Hz共模电压 信号电压+共模电压(必须≤±12V)24V DC电压范围 20.4~28.8V DC(或来自PLC的传感器电源) 9.2 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   模拟量输出模块存储区中数字量的数据字格式为12位,左端对齐,MSB和LSB分别为最高有效位和最低有效位,如图9-2所示。最高有效位是符号位,0表示正数,1表示负数。最低位是4个连续的0。 图9-2 模拟量输出数据字格式 注意事项: (1)输出范围 模拟量输出范围包括?10~+10V,0~20mA。 (2)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。 (3)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 9.2.2 模拟量输出模块EM232的使用与仿真   模拟量输出模块EM232的上部从左端起的每3个点为一组,共 两组, V0端接电压负载,I0端接电流负载,M0端为公共端。第1 路的模拟量地址是AQW0,第2路的模拟量地址是AQW2。 【例题9.1】 使用EM232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。 (1)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。 (2)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。 (3)分析数字量与模拟量的对应关系。 (1) 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 2 000 4 000 8 000 16 000 32 000 模拟电压 0.62 1.25 2.50 5.00 10.01 (V) (2) 图9-5 例题9.1(2)程序 表9-5 例题9.1输出负的模拟电压值VW0数据 ?2 000 ?4 000 ?8 000 ?16 000 ?32 000 模拟电压 ?0.62 ?1.25 ?2.50 ?5.00 ?10.01 (V)(3) 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 【例题9.2】 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。 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 2 000 4 000 8 000 16 000 32 000数字量模拟
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