在工業(yè)生產過程中，有兩種量，一種是開關量，開關量只有0 、1 兩種狀態(tài)，開關斷開，就表示為0，開關接通就表示為1。模擬量是指變量在一定范圍內連續(xù)變化的量，在一定的定義域內可以取任意值。例如對溫度，壓力，液位，深度等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和控制。這些物理量都是隨時間的變化而變化的，在控制領域將這些隨時間變化而發(fā)生變化的物理量稱為模擬量。

模擬量模塊的類型有三種，普通模擬量模塊、RTD模塊和TC模塊。200 smart PLC普通模擬量模塊可以采集標準電流和電壓信號。電流有0-20mA、4-20mA（5530-27648）兩種信號。電壓有+-2.5V、+-5V、+/10V三種信號類型。200 smart普通模擬量對應的數(shù)字量范圍為0到27648或-27648到27648。200 smart模擬量精度為11Bit （0—27648）。

​ EM AM06模擬量輸入/輸出模塊

0—10V取信號簡單，接線方便，用于一般環(huán)境，0—20 MA和4—20MA相比，后者占市場率高。在4—20MA中，低于4MA可判斷為開路，大于20MA可認定為短路故障。電流和電壓相比，電流源的內阻無限大，電流阻抗低，抗干擾強，信號穩(wěn)定，傳輸距離遠。

RTD熱電阻模塊是用來進行溫度的測量，也叫“電阻溫度檢測器”。它的電阻值會隨著溫度的升高而變大，隨著溫度的降低而減小。常見的RTD材料有鉑（Pt）、鎳（Ni）、銅（Cu）。例如鉑熱電阻Pt100，表示該傳感器在0℃下的電阻值為100Ω 。

​PT100熱電阻溫度傳感器
熱電偶TC是溫度測量儀表中常用的測溫元件，熱電偶直接測量溫度，將溫度信號轉換成熱電動勢信號。當兩種不同的導體或半導體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，回路中將產生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應”，兩種導體組成的回路稱為“熱電偶”，熱電偶產生的熱電動勢只隨測量端溫度的變化而變化，利用測量熱電動勢的方法就可達到測溫的目的。

​ K型熱電偶溫度傳感器
目前常用的熱電偶類型有8種，S、R、B、E、T、J、K、N。其中S、R、B屬于貴金屬材料熱電偶；E、T、J、K、N屬于廉金屬材料熱電偶。對于不同型號類型熱電偶擁有不同測量的最優(yōu)溫度區(qū)間，200 SMART EM TC模塊可以測量J、K、T、E、R、S和N型等熱電偶溫度傳感器。

熱電阻和熱電偶的選型要點

測量500℃以上一般選擇熱電偶，500℃以下一般選擇熱電阻。對測量精度要求較高的選擇熱電阻，對精度要求不高的選擇熱電偶，熱電偶與熱電阻都是溫度傳感器。熱電阻測量的是電阻信號，熱電偶測量的是電壓信號。200 SMART EM RTD和TC模塊的通道值除以10就是實際的溫度值。由于RTD和TC模塊的通道值是整數(shù)值，需要把整數(shù)值轉換成浮點數(shù)才能在計算后得到帶有小數(shù)位的溫度值。PLC有熱電阻模塊和熱電偶模塊，可直接輸入電阻和電偶信號，選購時應注意類型。

普通模擬量模塊接線

模擬量電流、電壓信號根據(jù)模擬量儀表線纜個數(shù)分成兩線制、三線制、四線制三種，不同類型的信號其接線方式不同。

兩線制信號指儀表或設備上信號線和電源線加起來只有兩個接線端子。模擬量電壓/電流兩線制接線如下圖所示：

三線制信號指儀表或設備上信號線和電源線加起來有3根線，負極線與供電電源M線為公共線。 模擬量電壓/電流三線制接線如下圖所示：

四線制信號指模擬量儀表或設備上信號線和電源線加起來有4根線。儀表或設備有單獨的供電電源，除了兩個電源線還有兩個信號線。四線制信號的接線方式如下圖所示：

不使用的模擬量通道要將通道的兩個信號端短接，接線方式如下圖所示：

 

RTD熱電阻模塊接線

RTD熱電阻溫度傳感器有兩線、三線和四線之分，其中四線傳感器測溫值是最準確。兩線制RTD傳感器沒有考慮引出導線的電阻，誤差較大，僅適用于精度要求不高的場合。四線制RTD可以完全消除引線電阻的影響，精度非常高，一般用在實驗室或者對精度要求很高的場合。

TC熱電偶模塊接線

模擬量模塊常見問題

1、模擬量輸入模塊接收到變動很大的不穩(wěn)的值

當PLC的模擬量輸入模塊和現(xiàn)場傳感器分別使用了自供電或不同的電源時，兩個電源沒有做等電位連接，也就是模擬量輸入模塊的電源和現(xiàn)場傳感器的信號地沒有連接，會產生一個很高的上下振動的共模電壓，影響模擬量輸入值。可以將現(xiàn)場傳感器的負極與模塊上公共M端等電位，再觀察值是否波動。2、模擬量輸入模塊接線太長或絕緣不好受到電磁干擾。

2、模擬量模塊分辨率和轉換精度的區(qū)別

分辨率是指A/D模擬量轉換芯片的轉換精度，例如10位分辨率和11位分辨率，200 SMART模擬量0~20mA的通道值范圍為0~27648。如果分辨率為10位，則表示當外部電流信號的變化大于0.01953125mA時，模擬量A/D轉換芯片才認為外部信號有變化。如果分辨率為11位，則表示當外部電流信號的變化大于0.009765625mA時，模擬量A/D轉換芯片便認為外部信號有變化。分辨率計算公式如下：

 
3、200 SMART RTD熱電阻模塊可以測量電阻值

200 SMART RTD模塊最大可以測量3000Ω的電阻值。如下圖配置選擇阻值量程范圍例子。

 

4、模擬量輸入濾波會產生穩(wěn)定的模擬信號，在處理變化緩慢的信號時非常有用，例如溫度等測量。

5、模擬量模塊DIAG指示燈紅色閃爍

當模擬量模塊缺少24V直流供電電源，模擬量模塊上通道斷線或是輸入值超過了量程。模擬量模塊上通道斷線或是輸入值超量程，除了會引起模塊的DIAG指示燈以紅色閃爍，斷線或是超量程的通道的指示燈也以紅色閃爍，以提示用戶存在故障通道。

1、在編程軟件中單擊'系統(tǒng)塊'對話框的'模擬量輸入' 在頂部選擇實際對應的模擬量輸入模塊組態(tài)選項。

 

對于每條模擬量輸入通道，都將類型組態(tài)為電壓或電流。為通道0選擇的類型也適用于通道1，為通道2選擇的類型也適用于通 道3。

范圍：組態(tài)通道的電壓范圍或電流范圍。

抑制：傳感器的響應時間或傳送模擬量信號至模塊的信號線的長度等狀況，有時會引起模擬量輸入值的波動。在這種情況下，波動值可能變化太快，導致程序邏輯無法有效響應。可組態(tài)模塊對信號進行抑制。

平滑：可組態(tài)模塊在組態(tài)的周期數(shù)內平滑模擬量輸入信號，從而將一個平均值傳送給程序邏輯，濾波周期選擇越大，采集的數(shù)據(jù)會越精確。

2、在“模塊參數(shù)”中為模塊的所選通道選擇啟用或者禁用報警。

 

可以為超出上限、超出下限、斷路（僅限電流通道）、短路（僅限電壓通道）、用戶電源信息設置報警。

3、單擊'系統(tǒng)塊'對話框的'模擬量輸出'，為選擇的模擬量輸出模塊組態(tài)選項。

 

當PLC處于STOP模式時，可將模擬量輸出點設置為特定值，或者保持在切換到STOP模式之前存在的輸出狀態(tài)。'將輸出凍結在最后狀態(tài)'表示PLC 進行RUN到STOP轉換時將所有模擬量輸出凍結在其最后值。如果'將輸出凍結在最后狀態(tài)'復選框未選中，只要 CPU 處于 STOP 模式就可輸入應用于輸出的值。默認替換值為 0 。

PLC將模擬量值（例如溫度或壓力）轉換為一個字長度（16位）的數(shù)字值，由于模擬量輸入為字，且總是從偶數(shù)字節(jié)（例如0、2或4）開始，所以必須使用偶數(shù)字節(jié)地址，例如AIW0、AIW2、AIW4訪問這些值，模擬量輸入值為只讀。模擬量輸出也是類似，用AQW0、AQW2等訪問，模擬量輸出為只寫值。

模擬量輸入/輸出可以用下列通用換算公式

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

 

Ov:換算結果（實際輸出值AQWx，浮點數(shù)）

Osh:換算結果的最大值（傳感器檢測的最大實際值，浮點數(shù)）

Osl:換算結果的最小值（傳感器檢測的實際最小值，浮點數(shù)）

Iv:換算對象 （模擬量模塊采集的輸入值AIWx ，整數(shù)）

Ish:換算對象的最大值（模擬量轉換數(shù)字量的最大值，整數(shù)）

Isl:換算對象的最小值（模擬量轉換數(shù)字量的最小值，整數(shù)）

在上圖中可以看到模擬信號和數(shù)字信號是線性關系，模擬電流信號4mA是20mA的1/5,那么數(shù)字信號就是27648的1/5，約等于5530。

以計算出實際溫度為例：

實際溫度=（所測溫度最大值－所測溫度最小值）×（模擬量采集的實際值-模擬量轉換數(shù)字量最小值）/（模擬量轉換數(shù)字量最大值－模擬量轉換數(shù)字量最小值）+溫度測量下限值

熱電阻、熱電偶模擬量輸入模塊（EM AT04、EM AR02、EM AR04）所讀取的數(shù)據(jù)是溫度測量值的10倍（攝氏或華氏溫度）。如果AIW18里監(jiān)控到的數(shù)值為987，則實際溫度98.7度。

利用西門子模擬量轉換庫，安裝后可直接調用，依次填寫溫度傳感器輸入通道地址，數(shù)字量范圍，工程量范圍(儀表量程)，輸出為轉換后的工程量（溫度實際值）。

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​S_RTI指令中“OSH”和“OSL”是16位有符號整數(shù)，取值范圍為-32768到+32767，當超過范圍時，例如數(shù)據(jù)65535會產生溢出錯誤，這時應該使用S_RTR指令，它的量程范圍是實數(shù)。

模擬量編程控制變頻器頻率：

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3、根據(jù)模擬量通用換算公式加減乘除實現(xiàn)編程

將模擬量模塊采集值范圍限定

​​Isl為模擬量轉換數(shù)字量的最小值，當模擬量模塊采集的輸入值AIWx 小于等于模擬量轉換數(shù)字量的最小值時，將模擬量轉換數(shù)字量的最小值時傳送到實際采集值。當模擬量模塊采集的輸入值AIWx 大于模擬量轉換數(shù)字量的最大值時，將模擬量轉換數(shù)字量的最大值時傳送到實際采集值，采集值在模擬量轉換數(shù)字量的范圍內時，將當前模擬量模塊采集的輸入值AIWx傳送給實際采集值。根據(jù)Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl得到如下程序段：