6ES7314-6CG03-0AB0

通过实例玩转西门子PLC之模拟量转换

S7-300模拟量I/O模块包括模拟量输入模块SM331,模拟量输出模块SM332，模拟量输入/输出模块SM334和SM335。

1、模拟量变送器

生产过程中大量的连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制，有的是非电量，如温度、压力、流量等，有的是强电电量，如发电机的电流、电流、有功功率、功率因素等。变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的直流电流和直流电压信号，例如4~20mA，0~10V等

2、SM331模拟量输入模块的基本结构

模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要的组成部分是A/D转换器，模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器输出的标准量程的直流电压、直流电流信号。SM331也可以直接连接不带附加放大器的温度传感器（热电偶或热电阻）。

SM331模块中各个通道可以分别或分组使用电流输入或电压输入，并选用不同的量程。大多数模块的分辨率（转换后的二进制数的位数）可以在组态时设置，转换时间与分辨率有关。

模拟量输入模块由多路开关、A/D转换器、光隔离原件、内部电源和逻辑电路组成。各模拟量输入通道共用一个A/D转换器，用多路开关切换被转换的通道，模拟量输入模块各输入通道的A/D转换过程和转换结果的存储与传送是顺序进行的。

各个通道的转换结果被保存到各自的存储器，直到被下一次的转换值覆盖。可以用转入指令“L PIW...”来访问转换结果。

3、传感器与模拟量输入模块的接线

传感器与模拟量输入模块的连接分为下列各种情况：连接带电隔离的传感器、连接不带电隔离的传感器、连接电压传感器、电流互感器、连接电阻或热电阻、连接带内部补偿的热电偶、连接带外部补偿的热电偶。

模拟量输入模块的参数设置

将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量

模拟量输入/输出模块中模拟量对应的数字成为模拟值，模拟值用16位二进制补码（整数）来表示，最高位（第15位）为符号位，正数符号位为0，负数符号位为1，

模拟量经A/D转换后得到的数值的位数（即转换精度）可以设置为9~16位（与模块的型号和组态有关），如果小于16位（包括符号位），则转换值被自动左移，使其最高位（符号位）在16位字的最高位，模拟量左移后未使用的低位则填入0。这种方法称为左对齐，设模拟量精度为12位加符号位，左移三位后未使用的低位（第0~2位）位0，相当于实际的模拟值被乘以8,下图中给出了模拟量输入模块的模拟值与以百分数表示的模拟量之间的对应关系，其中最重要的关系是双极性模拟量的量程的上下限（100%和100%）分别对应于模拟值的27648和-27648，单极性的上下限（100%和0%）分别对应于27648和0。

西门子PLC型号主要分为：小型、中型、大型三种，依次为：s7-200， s7-300， S7-400系列。它们之间没有什么区别， 西门子PLC的选型与一般PLC选型原则无异。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

扩展资料：

西门子产品分类

可编程控制器是由现代化生产的需要而产生的，可编程序控制器的分类也必然要符合现代化生产的需求。

一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类。

控制性能

可以分为高档机、中档机和低档机。

1、低档机

这类可编程序控制器，具有基本的控制功能和一般的运算能力。工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较少。

比如，德国SIEMENS公司生产的S7-200就属于这一类。

2、中档机

这类可编程序控制器，具有较强的控制功能和较强的运算能力。它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算。工作速度比较快，能带的输入输出模块的数量也比较多，输入和输出模块的种类也比较多。

比如，德国SIEMENS公司生产的S7-300就属于这一类。

3、高档机

这类可编程序控制器，具有强大的控制功能和强大的运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和PID运算，还能进行复杂的矩阵运算。

工作速度很快，能带的输入输出模块的数量很多，输入和输出模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务。在联网中一般做主站使用。

比如，德国SIEMENS公司生产的S7-400就属于这一类。

三、结构

1、整体式

整体式结构的可编程序控制器把电源、CPU、存储器、I/O系统都集成在一个单元内，该单元叫做作基本单元。一个基本单元就是一台完整的PLC。

控制点数不符合需要时，可再接扩展单元。整体式结构的特点是非常紧凑、体积小、成本低、安装方便。

2、组合式

组合式结构的可编程序控制器是把PLC系统的各个组成部分按功能分成若干个模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。其中各模块功能比较单一，模块的种类却日趋丰富。

比如，一些可编程序控制器，除了－些基本的I/O模块外，还有一些特殊功能模块，像温度检测模块、位置检测模块、PID控制模块、通讯模块等等。组合式结构的PLC特点是CPU、输入、输出均为独立的模块。模块尺寸统一、安装整齐、I/O点选型自由、安装调试、扩展、维修方便。

3、叠装式

叠装式结构集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的I/O点搭配灵话、安装整齐的优点于一身。它也是由各个单元的组合构成。

其特点是CPU自成独立的基本单元（由CPU和一定的I/O点组成），其它I/O模块为扩展单元。在安装时不用基板，仅用电缆进行单元间的联接，各个单元可以一个个地叠装。使系统达到配置灵活、体积小巧。

四、保养

1、设备定期测试、调整

（1） 每半年或季度检查PLC柜中接线端子的连接情况，若发现松动的地方及时重新坚固连接；

（2） 对柜中给主机供电的电源每月重新测量工作电压；

2、设备定期清扫

（1） 每六个月或季度对PLC进行清扫，切断给PLC供电的电源把电源机架、CPU主板及输入/输出板依次拆下，进行吹扫、清扫后再依次原位安装好，将全部连接恢复后送电并启动PLC主机。认真清扫PLC箱内卫生；

（2） 每三个月更换电源机架下方过滤网；

3、检修前准备

（1） 检修前准备好工具；

（2） 为保障元件的功能不出故障及模板不损坏，必须用保护装置及认真作防静电准备工作；

（3） 检修前与调度和操作工联系好，需挂检修牌处挂好检修牌；

4、设备拆装顺序及方法

（1） 停机检修，必须两个人以上监护操作；

（2） 把CPU前面板上的方式选择开关从“运行”转到“停”位置；

（3） 关闭PLC供电的总电源，然后关闭其它给模坂供电的电源；

（4） 把与电源架相连的电源线记清线号及连接位置后拆下，然后拆下电源机架与机柜相连的螺丝，电源机架就可拆下；

（5） CPU主板及I/0板可在旋转模板下方的螺丝后拆下；

（6） 安装时以相反顺序进行；

检修工艺及技术要求

（1） 测量电压时，要用数字电压表或精度为1%的万能表测量

（2）电源机架，CPU主板都只能在主电源切断时取下；

（3） 在RAM模块从CPU取下或插入CPU之前，要断开PC的电源，这样才能保证数据不混乱；

（4） 在取下RAM模块之前，检查一下模块电池是否正常工作，如果电池故障灯亮时取下模块RAM内容将丢失；

（5） 输入/输出板取下前也应先关掉总电源，但如果生产需要时I/0板也可在可编程控制器运行时取下，但CPU板上的QVZ（超时）灯亮；

（6） 拨插模板时，要格外小心，轻拿轻放，并运离产生静电的物品；

（7） 更换元件不得带电操作；

（8） 检修后模板安装一定要安插到位。

Micrologix1000 PLC在交通灯控制上的应用

美国罗克韦尔自动化生产的micrologix1000系列微型可编程控制器具有体积小、使用简单、通用性强、快速高效等特点。它是一种集成式控制器，集成了电源、输入模块、输出模块和处理器于一身，输入输出状态led指示，内装rs-232通讯接口，可连接手持编程器输入指令程序或连接计算机直接编制梯形图程序，并且通过1761-net-aic通讯模块可联成dh-485网络，网络长度1200m，波特率为32.5kbps。

　　micrologix1000系列plc的内部有输入继电器i;输出继电器o;辅助继电器b;计时器t;计数器c;状态继电器s等。它们的编号均从0开始，例如i/0，i/1，…，o/0，o/1等，个数则与型号有关。

　　2实验系统设计

　　下面通过用micrologix1000系列中型号为1761－l16bwa的可编程控制器控制十字路口交通灯的实验例子来说明可编程控制器的硬件和软件设计步骤和手持编程器的使用方法。

　　交通灯系统要求实现“正常时序控制”及“急车强通控制”两种控制方式。

　　正常时序控制要求如下：当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持28s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持19s，19s延时到，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期2s（亮1s熄1s），绿灯闪亮3次后熄灭，东西黄灯亮，并维持3s，3s延时到，东西黄灯熄，东西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。东西红灯亮维持33s，南北绿灯亮维持24s，24s延时到，南北绿灯闪亮3次后熄灭，南北黄灯亮，并维持3s。3s延时到，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。

　　急车强通控制要求如下：急车强通信号受急车强通开关控制。无急车时，信号灯按正常时序控制。有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3次，随后按正常时序控制。

6ES7314-6CG03-0AB0