PLC控制系統(tǒng)模擬量轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)方法的論述

＊楊國兵

（開磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部計量控制站 貴州 550302）

PLC控制系統(tǒng)模擬量轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)方法的論述

＊楊國兵

（開磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部計量控制站 貴州 550302）

隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，PLC技術(shù)在我國工業(yè)過程控制中的應(yīng)用已成為工業(yè)控制裝置的重要組成部分。PLC從現(xiàn)場采集的信號可分為數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號即是開關(guān)量，編程中可以直接調(diào)用，上位機(jī)的組態(tài)畫面也可直接顯示；模擬信號是連續(xù)變化的，采集進(jìn)來的信號若不經(jīng)處理，人們無法在上位機(jī)組態(tài)畫面中直接讀懂該數(shù)值。為了讓人們能夠直接從組態(tài)畫面中讀取有效的數(shù)據(jù)，就必須對模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，下面就以西門子S7 300 PLC為例，簡要論述模擬量轉(zhuǎn)換的原理。

工業(yè)；PLC；數(shù)字信號；模擬信號；轉(zhuǎn)換

1.PLC的控制特點

PLC，即可編程邏輯控制器，PLC具有：(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；(2)編程、操作簡易方便、程序修改靈活；(3)硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng);(4)易于系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試和維修；(5)體積小、重量輕、功耗低、響應(yīng)快等優(yōu)點。

2.S7 300 PLC模擬量轉(zhuǎn)換常用方法

在S7 300 PLC的控制系統(tǒng)中，AI塊的側(cè)面在運行中必須保證有量程卡，而在運行中，區(qū)別于原有系統(tǒng)，只要能夠?qū)⒘砍填愋瓦M(jìn)行完整的設(shè)置，并核算出正確的測量范圍，即能夠進(jìn)行模擬量之間的正常轉(zhuǎn)換。

調(diào)入FC106如圖1所示。

圖1

其中EN為1是開始轉(zhuǎn)換；IN對應(yīng)的MD4存放的數(shù)據(jù)便是后期需要轉(zhuǎn)換的正確數(shù)值；HI-LIM對應(yīng)的1．400000e +001（14）則是PH的上限值，為實數(shù)形式的工程值；LOLIM對應(yīng)的0．00000e+000（0）是PH的下限值，為實數(shù)形式的工程值；BIPOLAR對應(yīng)的IB是變量申明表中的靜態(tài)變量，為1時表示FC106作為雙極性轉(zhuǎn)換模塊用，為0時表示FC106作為單極性轉(zhuǎn)換模塊用（以12位單極性為例，模擬量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后正常值的范圍為：0～27648）；RET-VAL對應(yīng)的REVA，為16#000時表示正常，其他數(shù)值時表示錯誤；OUT對應(yīng)的PQW是模擬量輸出，存放著模擬量轉(zhuǎn)換的結(jié)果。

3.S7 300 PLC模擬量輸入轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)方法

在功能FC1模塊中實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換的功能，OB1中調(diào)用FC1塊，如圖2所示。

圖2

其中PIW256是現(xiàn)場設(shè)備采集的信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的值存儲的位置，也就是對應(yīng)硬件的第一個AI模塊的第一個通道輸入的映像存儲器，這個數(shù)值是工程人員無法看懂的數(shù)值，在組態(tài)顯示時就是0-24678之間的數(shù)，為使這個測量值，在組態(tài)的畫面中能正確顯示為0-14的PH值，故要經(jīng)過轉(zhuǎn)換。PIW256輸入的值是一個整形數(shù)據(jù)，為了變成實數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，必須先將這個數(shù)轉(zhuǎn)移到臨時存儲空間LD0中，而此時的LD0中的數(shù)據(jù)是雙整形，STEP7中，只有雙整形能夠轉(zhuǎn)換為實數(shù)，即DI-R。

4.S7 300 PLC模擬量輸出轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)方法

在功能FC2模塊中實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換的功能，OB1中調(diào)用FC2塊，如圖3所示。

圖3

其中MD10是組態(tài)畫面中人為輸入或是通過其它計算后把數(shù)值存儲在該寄存器中，經(jīng)模擬量轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換后來控制現(xiàn)場設(shè)備的開度等，存放的是一個工程實數(shù)，工程人員能夠直接讀取的數(shù)據(jù)；實數(shù)之間可以進(jìn)行直接的運算，不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。圖1-3中為了能進(jìn)行單極性轉(zhuǎn)換和多極性轉(zhuǎn)換的功能，于是對下限值與0作比較，如果下限值大于或等于0，BIPOLAR=0的條件下進(jìn)行單極性轉(zhuǎn)換，例如某工程中的閥門需要0-14的等級開度，工程需要某一等級開度，輸入一個等級值或計算一個等級值存放到MD10中，經(jīng)圖1-3中第二行的轉(zhuǎn)換后，就可以得到一個0-24678之間的一個值，這個值就可以直接輸出到模擬量輸出模塊中來控制現(xiàn)場的儀表，BIPOLAR=1的條件下不進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換。

5.系統(tǒng)控制的匯總

在現(xiàn)有搜集數(shù)據(jù)整合后可以發(fā)現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn) A/D、D/A 模塊的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以通過PLC閉環(huán)模擬控制系統(tǒng)來完成相關(guān)設(shè)計：即通過采用與PLC配套的先關(guān)模擬量進(jìn)行篩選，篩選后通過數(shù)據(jù)的輸入來完成輸出模塊，最終實現(xiàn)PLC對數(shù)據(jù)模擬量的采集與輸出，最后通過控制來完成從組態(tài)畫面中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。而PID指令則是通過直接讀可被控數(shù)據(jù)的閉環(huán)控制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)管控。因此在設(shè)計中，必須對硬件性能進(jìn)行匹配，通過對硬件的組成來最終實PLC的指令，在編程方法中通過標(biāo)準(zhǔn)PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)來完成系統(tǒng)設(shè)置。

6.結(jié)論和展望

本文對數(shù)據(jù)相關(guān)問題進(jìn)行了深入的分析，通過對S7 300 PLC模擬量轉(zhuǎn)換常用方法進(jìn)行原理結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的描述，來最終實現(xiàn)PLC信號的數(shù)字信號的正常運用。在S7 300 PLC模擬量輸入轉(zhuǎn)換模塊中信息模塊的值存儲通過整形數(shù)據(jù)完成實數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，S7 300 PLC模擬量輸出轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)方法中通過將單極性與多極性進(jìn)行轉(zhuǎn)換后來完成模擬值的現(xiàn)場操控技術(shù)，通過不斷的試驗就研究證實PLC信號搜集后的模擬量可以通過處理來完成組態(tài)畫面的數(shù)值閱讀。在進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)試驗與研究的基礎(chǔ)上，正確的掌握了影響組態(tài)畫面轉(zhuǎn)變的重要數(shù)值。本文基于對PLC的模擬控制系統(tǒng)在研究中所遇到的數(shù)據(jù)情況進(jìn)行方法分析，且在應(yīng)用設(shè)計中，基于原有基本情況，最大程度能夠完成預(yù)想的控制效果，在功能上依舊保持完整的運作性。因此在實用性上占有更多的優(yōu)勢。而在數(shù)據(jù)的測算與模擬上也可證實其的推廣性也是相對完善的。隨著現(xiàn)代社會的數(shù)據(jù)豐富與自動化水平的快速提高，PLC 應(yīng)用必將發(fā)展的更為系統(tǒng)化、綜合化。而在世界網(wǎng)絡(luò)中，也必將發(fā)揮重要作用。

[1]劉艷梅等著. S7_300可編程控制器（PLC）教程.北京：人民郵電出版社，2008.1

[2]廖常初主編.大中型PLC應(yīng)用教材.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2

[3]何軍紅等著.西門子PLC編程與工程應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.6

楊國兵（1986.01-），男，開磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部計量控制站，研究方向：化工儀表及自動化。

((責(zé)任編：李鵬波)

PLC control system analog conversion module realization method in this paper

Yang Guobing

(KaiLin group mineral fertilizer co., LTD production technology measurement control station, Guizhou, 550302)

with the rapid development of China's industrialization, the application of PLC technology in industrial process control has become an important part of industrial control devices. The PLC signal collected from the field can be divided into digital signal and analog signal, digital signal is the switch, programming can be called directly, the PC configuration screen can also be displayed directly; analog signal is a continuous change in the signal acquisition, if not treated, people can not in the PC configuration directly read the numerical. In order to allow people to read data from the configuration screen directly, it is necessary to simulate the conversion, the following SIEMENS S7 300 PLC as an example, a brief description of the principle of analog conversion.

industrial；PLC；digital signal；analog signal；conversion

T

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