模擬量信號(hào)是自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)中最基本的過程信號(hào)(壓力、溫度、流量等)輸入形式。系統(tǒng)中的過程信號(hào)通過變送器，將這些檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電壓、電流信號(hào)，并將這些信號(hào)實(shí)時(shí)的傳送至控制器(PLC)。

PLC通過計(jì)算轉(zhuǎn)換，將這些模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的數(shù)值信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控及控制。從現(xiàn)場(chǎng)的物理信號(hào)到PLC內(nèi)部處理的數(shù)值信號(hào)，有以下幾個(gè)步驟：

從以上PLC模擬量的信號(hào)輸入流程可以看到，在自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)中，模擬量信號(hào)的輸入是非常復(fù)雜的。但是，在現(xiàn)目前的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)模擬量信號(hào)的處理已基本都采用電流信號(hào)方式進(jìn)行傳輸，相比于電壓信號(hào)方式，電流信號(hào)抗干擾能力更強(qiáng)，傳輸距離更遠(yuǎn)，信號(hào)穩(wěn)定。

這里就PLC對(duì)模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的分解介紹。

1、PLC對(duì)模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換

西門子S7-200SMART PLC模擬量模塊對(duì)模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換范圍

臺(tái)達(dá)DVP系列模擬量模塊對(duì)模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換范圍

從以上可以看到：

1.模擬量信號(hào)接入PLC后，PLC將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為了整型數(shù)據(jù)，不是浮點(diǎn)數(shù)(如西門子-27,648 到 27,648);

2.不同品牌的PLC對(duì)模擬量轉(zhuǎn)換范圍是有差異的(如西門子-27,648 到 27,648;臺(tái)達(dá)-32,384 到 32,384);

3.PLC同一個(gè)模塊對(duì)不同類型的模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換范圍是一致的(如西門子對(duì)±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換范圍均為-27,648 到 27,648);

故從以上幾點(diǎn)我們可以知道，接入PLC的模擬量信號(hào)還需要進(jìn)行再轉(zhuǎn)換處理，才可以得到與實(shí)際物理量相匹配的數(shù)據(jù);在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理的時(shí)候，還應(yīng)該與使用的PLC模塊的處理數(shù)據(jù)范圍相對(duì)應(yīng)。

2、PLC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理過程

模擬量信號(hào)與PLC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換：

從以上內(nèi)容知道，從PLC直接讀取到的模擬量信號(hào)為整型數(shù)據(jù)，整型數(shù)據(jù)無法直觀的反饋出實(shí)際的物理量大小，故為了能夠直觀的反饋出現(xiàn)場(chǎng)的過程信號(hào)情況，還應(yīng)該將這些整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為反饋直觀真實(shí)的浮點(diǎn)數(shù)信號(hào)。這里以臺(tái)達(dá)PLC模擬量輸入模塊的數(shù)據(jù)處理過程為例說明。

以上為臺(tái)達(dá)PLC電流輸入信號(hào)與讀取信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過以上對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，可以知道對(duì)于一個(gè)任意的電流輸入信號(hào)(X)，與讀取到的數(shù)值信號(hào)(Y)，有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

將以上公式變換，則可以得到以下直接轉(zhuǎn)換公式，如下：

由以上公式，可以將PLC讀取到的整數(shù)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為PLC接收到的模擬量電流信號(hào)值。

實(shí)際物理值與模擬量數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換：

實(shí)際物理值與模擬量數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換方式同上面的轉(zhuǎn)換方式相同。如下為某壓力變送器的壓力與模擬量信號(hào)范圍(0.1-10bar，4-20mA)，同樣的，壓力與電流之間有如下的轉(zhuǎn)換關(guān)系公式：

將以上公式變換，則可以得到以下直接轉(zhuǎn)換公式，如下：

由以上公式，可以直接將模擬量電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力值數(shù)據(jù)。

實(shí)際物理值與PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)直接的轉(zhuǎn)換：

將PLC讀取到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理值，通過以上兩步轉(zhuǎn)換就可以得到。在處理時(shí)跳過輸入信號(hào)值大小的轉(zhuǎn)換，可以得到如下關(guān)系：

將以上公式變換，則可以得到以下直接轉(zhuǎn)換公式，如下：

通過此公式，就可以直接通過PLC讀取到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量值。

以上即為PLC對(duì)模擬量信號(hào)的處理過程及方法。

模擬量轉(zhuǎn)換案例解析：

廠區(qū)采用將噴涂車間產(chǎn)生的工業(yè)廢水凈化處理回用方式，將污水處理車間的凈化水提供給熱動(dòng)力車間作為冷卻水回用，同時(shí)將熱動(dòng)力車間產(chǎn)生的工業(yè)廢水排回到廢水車間進(jìn)行凈化處理。通過將電流值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)液位值，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體高度的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和測(cè)量。

審核編輯 黃宇