《可编程控制器应用技术》模块5任务5-1

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1、http:/ S7-200 PLC拓展应用模块5S7-200 PLC拓展应用http:/ S7-200 PLC拓展应用 PLC不仅可以取代传统的继电器控制系统，实现数字量控制。随着生产的发展，控制系统规模的不断扩大，不仅要求能实现数字量控制，更要求能对更复杂的过程控制系统实现模拟量控制和运动量控制。当现场设备和系统在较大的范围内分布时，依靠单台PLC来完成所有任务不仅不可能，也不合理，这就要求PLC具有组成多层次的工业化自动化网络实现通信控制的功能。 http:/ S7-200 PLC拓展应用 通过4项与本模块相关的任务的实施，在熟练掌握前述各种PLC指令的基础上，掌握PLC在模拟量控制中的应

2、用，PLC与PLC之间、PLC与文本显示器、PLC与变频器之间的通信。任务任务5-1 水箱水位恒定控制水箱水位恒定控制 任务任务5-2 S7-200 PLC之间的通信之间的通信 任务任务5-3 S7-200与文本显示器的通信与文本显示器的通信 学习目标任务任务5-4 S7-200与变频器的通信与变频器的通信 http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 http:/ S7-200 PLC拓展应用（1 1）掌握）掌握S7-200PLCS7-200PLC模拟量输入、输出模块的功能。模拟量输入、输出模块的功能。（2 2）掌握）掌握PIDPID指令。指令。（3 3）掌握）掌握

3、PLCPLC在模拟量控制中的应用。在模拟量控制中的应用。（4 4）能够编制）能够编制PLCPLC程序实现对水箱水位恒定控制系统的自动控程序实现对水箱水位恒定控制系统的自动控制。制。r任务目标任务目标任务5-1 水箱水位恒定控制 http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识 PLC的模拟量处理功能主要通过模拟量输入/输出模块及用户程序来完成。模拟量输入模块接受各种传感器输出的标准电压信号或电流信号，并将其转换为数字信号存储到PLC中；PLC根据生产实际要求，通过用户程序对转换后的信息进行处理，并将处理结果通过模拟量输出模块转换为标准电压或电流信号去驱

4、动执行元件。模拟量输入/输出模块是PLC模拟量处理的硬件基础，用户程序数据处理是PLC模拟量处理的灵魂。S7-200系列PLC模拟量I/O模块主要有EM231模拟量4路输入、EM232模拟量2路输出和EM235模拟量4输入/1输出混合模块三种，另还有专门用于温度控制的EM231模拟量输入热电偶模块和EM231模拟量输入热电阻模块。http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识1 1模拟量输入模块模拟量输入模块1）EM231模拟量输入模块 功能：是把模拟量输入信号转换为数字量信号。 存储在16位模拟量寄存器AIW中的数据有效位为12位，其格式如图5-1

5、所示。最高有效位是符号位：0表示正数，1表示负数。图图5-1 5-1 模拟量输入数据的数字量格式模拟量输入数据的数字量格式http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识1 1模拟量输入模块模拟量输入模块1）EM231模拟量输入模块 图5-2所示为EM231模拟量输入模块端子，模块上部共有12个端子，每3个为一组（如RA、A+、A-）可作为一路模拟量的输入通道，共4组，对应电压信号只用2个端子（如A+、A-），电流信号需用3个端子（如RC、C+、C-），其中RC与C+端子短接。对于未用的输入通道应短接（如B+、B-）。模块下部左端M接DC24V电源负极

6、，L+接电源正极。图图5-2 EM2315-2 EM231模拟量输入模块端子模拟量输入模块端子 http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识1 1模拟量输入模块模拟量输入模块2）EM231模拟量输入模块的性能 EM231模拟量输入模块的性能主要有以下几项，使用时要特别注意输入信号的规格，不得超出其使用极限值。（1）数据格式：双极性为-32000+32000，单极性为032000。（2）输入阻抗：大于等于10M。（3）最大输入电压：30VDC。（4）最大输入电流：32mA。（5）分辨率：最小满量程电压输入时，为1.25mV；电流输入时为5A。（6）差

7、入类型：差分输入型。（7）输入电压电流范围 输入电压范围：单极性为05V或010V，双极性为5V或2.5V。 输入电流范围：020mA。（8）拟量到数字量的转换时间：小于250s。 http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识1 1模拟量输入模块模拟量输入模块3）EM231模拟量输入模块信号的整定 输入信号的类型及范围通过模拟量输入模块右下侧的DIP开关（SW1、SW2和SW3）设定。表5-1为EM231选择模拟量输入范围的开关表。http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识1 1模拟量输入模块模拟量输

8、入模块3）EM231模拟量输入模块信号的整定 选择好DIP开关后，还需对输入信号进行整定，输入信号的整定就是要确定模拟量输入信号与数字信号转换结果的对应关系。通过调节DIP设定开关左侧的增益旋钮（图5-2）可调整该模块的输入输出关系。调整步骤如下：（1）在模块脱离电源的条件下，通过DIP开关选择需要的输入范围；（2）接通CPU及模块电源，并使模块稳定15分钟；（3）用一个电压源或电流源，给模块输入一个零值信号；（4）读取模拟量输入寄存器AIW相应地址中的值，获得偏移误差（输入为0时，模拟量模块产生的数字量偏差值），该误差在该模块中无法得到校正；（5）将一个工程量的最大值加到模块输入端，调节增益

9、电位器，直到读数为32000或所需要的数值为止。http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识2 2模拟量输出模块模拟量输出模块 EM232模拟量输出模块具有两路模拟量输出通道。其功能是将PLC模拟量输出寄存器AQW中的数字量转换为可用于驱动执行元件的模拟量。 在16位模拟量输出寄存器AQW中的数据有效位为12位，其格式如图5-4所示。数据的最高有效位是符号位，最低4位在转换为模拟量输出值时，将自动屏弊。图图5-4 5-4 模拟量输出数据的数字量格式模拟量输出数据的数字量格式http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前

10、导知识前导知识2 2模拟量输出模块模拟量输出模块 如图5-5所示是EM232模拟量输出模块端子。模块上部有7个端子，左端起的每3个点为一组，作为一路模拟量输出，共两组：第一组V0端接电压负载、I0端接电流负载，M0为公共端；第二组V1、I1、M1的接法与第一组类似。输出模块下部M、L+两端接入DC24V供电电源。图图5-5 EM2325-5 EM232模拟量输出模块端子模拟量输出模块端子http:/ S7-200 PLC拓展应用任务5-1 水箱水位恒定控制 r前导知识前导知识3 3模拟量输入模拟量输入/ /输出模块输出模块 EM235模拟量输入输出模块具有4路模拟量输入和1路模拟量输出，它的输

11、入回路与EM231模拟量输入模块的输入回路稍有不同，如图5-6所示。它增加了一个偏置电压调整回路，通过调节输出接线端子右侧的偏置电位器可以消除偏置误差。其输入特性与EM231模块不同之处主要表现在可供选择的输入信号范围更加细致，以便适应其更加广泛的场合。 图图5-6 EM2355-6 EM235模拟量输入输出模块端子模拟量输入输出模块端子http:/ S7-200 PLC拓展应用r任务内容任务内容任务5-1 水箱水位恒定控制 某水箱水位控制系统如图5-8所示。因水箱出水速度时高时低，所以采用变速水泵向水箱供水，以实现对水位的恒定控制。 设给定量为满水位的75，被控量水位值（为单极性信号）由液位