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PLC开关量和模拟量如何转换
PLC开关量、模拟量转换，首先要明了三层含义:设备信号层、PLC软件应用层、PLC内部处理层。
设备层:开关量是通断信号，模拟量是线性电压信号或线性电流信号。
PLC软件应用层:开关量是0、1开关节点以二进制形式存放在PLC内部寄存器中，模拟量是工程量(如255、32767、65535)以16进制形存放在PLC用户寄存器中。
内部处理层:全部都是从寄存器中调出采取二进制运算。
开关量模拟量转换在PLC软件应用层只要利用相关指令(如三菱K1M0等)将开关量二进制转换成16进制存放在PLC用户寄存器就可以。
开关量和模拟量的转换一般都经过保持以及数字化的，比如开关量，有干扰吧，要排除这种干扰，可以软件排除干扰，比如隔几毫秒读取一次开关状态，两次都读到才认为开关关闭了，不然认为是干扰，当然干扰也可以用硬件排除干扰，如果施密特触发器等。
对于模拟量，也是经过量化的，比如0809AD转换，对于转换方法，在这里也说不清楚，可以查询芯片资料，0809芯片有控制转换引脚，使能引脚，转换地址等控制引脚，用8051单片机可以控制其转换，当然，还有**的单片机，如MSP430，AVR等单片机，更好的转换芯片，如DSP的STM32系列芯片，是专门的数模转换芯片。转换的原理是根据转换芯片的精度划分转换量，如，转换芯片的位数为8位，再假定转换的模拟量为5伏电压，那么还可以把5伏分为256(因为8位芯片只能是2的8次方)等分，这样就可以算出它的数字量了，反之亦然。
常见的模拟量信号有电压和电流信号，有输入信号对设备进行控制的，比如变频器的调速、气压比例阀等，输出信号多见与各种传感器和其他输出设备。它们之间的转换关系需要参考AD、DA模块与设备量程来确定。
DA模块
它的数字量与模拟信号电压之间的关系如下图：
PLC控制系统
模块端4000量程的数字量对应10V电压信号，按照此关系进行转换。而在设备端变频器频率与模拟量之间的关系为：50.00Hz对应于10v电压信号输入，那么在plc编程中频率与数字量转换的关系就是1数字量=1.25Hz或者1Hz=0.8数字量，加入我们要控制变频器30.00Hz运转，就要向DA模块中写入2400数字量。
AD模块
在模块端10v模拟量对应4000数字量，按照此关系完成转换。在设施端例如位置传感器距离与模拟量电压信号之间的关系是：200mm量程对应10v模拟量输出，那里在PLC程序要得到准确的位置，位置与数字量之间的关系就是1mm=20数字量或者1数字量=0.05mm，加入我们检测了2000的数字量，经过换算就知道位置是100mm。
至于开关量与模拟量之间的转换关系，应该说是模拟量怎么控制开关量，比如说电机转速超过某值就要关掉电机、温度大于多少就要终止加热或小于多少要加热，此刻我们经过AD模块监控这些数据，在PLC中进行比较，根据比较结果来输出相应的开关动作。
4步教你轻松调试PLC控制系统
PLC控制系统
调试工作是检查PLC控制系统能否满足控制要求的关键工作，是对系统性能的一次客观、综合的评价。系统投用前必须经过全系统功能的严格调试，直到满足要求并经有关用户代表、监理和设计等签字确认后才能交付使用。调试人员应受过系统的专门培训，对控制系统的构成、硬件和软件的使用和操作都比较熟悉。
调试人员在调试时发现的问题，都应及时联系有关设计人员，在设计人员同意后方可进行修改，修改需做详细的记录，修改后的软件要进行备份。并对调试修改部分做好文档的整理和归档。调试内容主要包括输入输出功能、控制逻辑功能、通信功能、处理器性能测试等。
一、输入输出回路调试
(1)模拟量输入(AI)回路调试。要仔细核对I0模块的地址分配;检查回路供电方式(内供电或外供电)是否与现场仪表相*;用信号发生器在现场端对每个通道加入信号，通常取0、50%或*三点进行检查。对有报警、联锁值的AI回路,还要在报警联锁值(如高报、低报和联锁点以及精度)进行检查,确认有关报警、联锁状态的正确性。
(2)模拟量输出(AO)回路调试。可根据回路控制的要求，用手动输出(即直接在控制系统中设定)的办法检查执行机构(如阀门开度等)，通常也取0、50%或*三点进行检查;同时通过闭环控制,检查输出是否满足有关要求。对有报警、联锁值的AO回路，还要在报警联锁值(如高报、低报和联锁点以及精度)进行检查，确认有关报警、联锁状态的正确性。
(3)开关量输入(DI)回路调试。在相应的现场端短接或断开,检查开关量输入模块对应通道地址的发光二极管的变化，同时检查通道的通、断变化。
(4)开关量输出(DO)回路调试。可通过PLC系统提供的强制功能对输出点进行检查。通过强制,检查开关量输出模块对应通道地址的发光二极管的变化，同时检查通道的通、断变化。
二、回路调试注意事项
(1)对开关量输入输出回路，要注意保持状态的*性原则，通常采用正逻辑原则，即当输入输出带电时,为“ON"状态,数据值为“1";反之，当输入输出失电时,为“OFF"状态，数据值为“0"。这样，便于理解和维护。
(2)对负载大的开关量输入输出模块应通过继电器与现场隔离，即现场接点尽量不要直接与输入输出模块连接。
(3)使用PLC提供的强制功能时,要注意在测试完毕后，应还原状态;在同一时间内，不应对过多的点进行强制操作，以免损坏模块。
三、控制逻辑功能调试
控制逻辑功能调试，需会同设计、工艺代表和项目管理人员共同完成。要应用处理器的测试功能设定输入条件,根据处理器逻辑检查输出状态的变化是否正确，以确认系统的控制逻辑功能。对所有的联锁回路,应模拟联锁的工艺条件，仔细检查联锁动作的正确性，并做好调试记录和会签确认。
检查工作是对设计控制程序软件进行验收的过程，是调试过程中复杂、技术要求、难度大的一项工作。特别在有技术应用、软件等情况下，更加要仔细检查其控制的正确性,应留有一定的操作裕度，同时保证工艺操作的正常运作以及系统的安全性、可靠性和灵活性。
四、处理器性能测试
处理器性能测试要按照系统说明书的要求进行，确保系统具有说明书描述的功能且稳定可靠，包括系统通信、备用电池和其他特殊模块的检查。对有冗余配置的系统必须进行冗余测试。即对冗余设计的部分进行全面的检查，包括电源冗余、处理器冗余、I0冗余和通信冗余等。
(1)电源冗余
切断其中一路电源，系统应能继续正常运行，系统无扰动;被断电的电源加电后能恢复正常。
(2)处理器冗余
切断主处理器电源或切换主处理器的运行开关，热备处理器应能自动成为主处理器,系统运行正常，输出无扰动;被断电的处理器加电后能恢复正常并处于备用状态。
(3)I0冗余
选择互为冗余、地址对应的输入和输出点，输入模块施加相同的输入信号,输出模块连接状态指示仪表。分别通断(或热插拔，如果允许)冗余输入模块和输出模块,检查其状态是否能保持不变。
(4)通信冗余
可通过切断其中一个通信模块的电源或断开一条网络，检查系统能否正常通信和运行;复位后，相应的模块状态应自动恢复正常。
冗余测试,要根据设计要求,对一切有冗余设计的模块都进行冗余检查。此外,对系统功能的检查包括系统自检、文件查找、文件编译和下装、维护信息、备份等功能。对较为复杂的PLC系统，系统功能检查还包括逻辑图组态、回路组态和特殊I0功能等内容。
PLC中的开关量、模拟量指的是什么
开关量和模拟量是大家学习PLC初期使用多的两种输入输出方式。什么是开关量？什么是模拟量？这个问题有必要弄清楚。
图1是一个典型能输出开关量信号的器材。压力高时C和B两个触点闭合接通，输出压力高信号，压力低时C和A两个触点闭合接通输出压力低信号。有了这样的信号就完成把就地的压力信号，远传到远处的电气控制柜去参加主动远程控制了，其间C和B是一个开关量，C和A也是一个开关量。所以一个开关触点就是一个开关量，它的特性是同一时间要么接通要么断开。接通就是1，代表有有信号，断开就是0，代表没有信号。这就是所谓的开关量信号。
压力表虽然能把压力信号传到远处，但它传输的只是有无压力这样的信号，无法知道实时压力值究竟是多少。
PLC
图2中的器材叫压力变送器。压力变送器的内部就是一块电路板，电路板连接着一个压力传感器F。它的作业原理是压力传感器F把检测到的压力传到电路板的C，检测信号进入电路板后，经过电路板的转化与核算，把这个压力信号转化成一个电流信号由A和B这两个点输出。图中右边就是转化进程的示意图，它能够把一个0-10kpa的压力信号转化成一个4-20mA的电流信号，由A和B这两个点输出。这时咱们就说A和B这两个点输出的就是一个模拟量信号。模拟量信号的特点是它的值是在一个数值范围内是连续可变的。
下面看一下模拟量信号是如何进行远距传输的。
咱们管道上安装一块量程为0-10kpa的压力变送器，电源正极接压力变送器的B点，负极串联一块万用表到压力变送器的A点，并将万用表打到电流档。当压力变送器C点的压力是5kpa时，万用表的的电流读数是12mA。正好是4-20mA的电流信号的中间值，而5kpa也正好是0-10kpa压力值的中间值。当压力变送器C点的压力是10kpa时，万用表的的电流读数正好是20mA。这样0-10kpa压力值就对应了4-20mA的电流信号值，咱们只要在远方经过一个接受设备把这个4-20mA的电流信号值提取出来，再经过一定的核算，就能知道就地的压力值是多少了。
为什么要把压力信号转化成4-20mA的电流信号，而不是0-20mA的电流信号或0-10V的电压信号？
1.0-10V的电压信号简单遭到外界的电磁搅扰，特别是电缆长度很长时搅扰更显着。
2.用0-20mA的电流信号的话，就无法判别在电流信号是0mA时，究竟是电缆断线引起的毛病0mA，还是压力本身就是0kpa而输出的正常的0mA。
图4是使用西门子S7-200 PLC读取压力变送器压力值的接线图例，这是一种基本的使用方法，左面是开关量的，右边是模拟量的，不同的信号类型要接到PLC不同输入端
允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
高速计数器
-CPU 221/222
4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器
-CPU 224/224XP/226
6个高速计数器（30KHz），具有CPU 221/222相同的功能。
模拟电位器
CPU 221/222 1个
CPU 224/224XP/226 2个
2路高频率脉冲输出（zui大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
实时时钟
例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。
EEPROM存储器模块（选件）
可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。
电池模块
用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
编程
STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件可以对所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能进行编程。同时也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1软件包，但是它只支持对S7-21x同样具有的功能进行编程。
STEP 7-Micro/DOS不能对CPU 221/222/224/224XP/226编程。如果使用PG/PC的串口编程，则需要使用PC/PPI电缆。
如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件，则也可以通过SIMATIC CP 5511或CP 5611编程。在这种情况下，通讯速率可高达187.5kbit/s。 可以利用PC/PPI 电缆和自由口通讯功能把 S7-200 CPU 连接到许多和RS-232标准兼容的设备。
有两种不同型号的 PC/PPI 电缆：
带有RS-232口的隔离型 PC/PPI 电缆，用5个DIP开关设置波特率和其它配置项
带有RS-232口的非隔离型 PC/PPI 电缆，用4个DIP开关设置波特率。 有关非隔离型PC/PPI电缆的技术规范，请参阅S7-200 可编程控制器系统手册
| 一、引言 电连接器（以下简称连接器）也可称插头座，广泛应用于各种电气线路中，起着连接或断开电路的作用。提高连接器的可靠性首先是制造厂的责任。但由于连接器的种类繁多，应用范围广泛，因此，正确选择连接器也是提高连接器可靠性的一个重要方面。只有通过制造者和使用者双方共同努力，才能*大限度的发挥连接器应有的功能。 连接器有不同的分类方法。按照频率分，有高频连接器和低频连接器；按照外形分有圆形连接器，矩形连接器；按照用途分，有印制板用连接器、机柜用连接器、音响设备用连接器、电源连接器，特殊用途连接器等等。下面主要论述低频连接器（频率为3MHZ以下）的选择方法。 二、电气参数要求 连接器是连接电气线路的机电元件。因此连接器自身的电气参数是选择连接器首先要考虑的问题。 1、额定电压 额定电压又称工作电压，它主要取决于连接器所使用的绝缘材料，接触对之间的间距大小。某些元件或装置在低于其额定电压时，可能不能完成其应有的功能。电连接器的额定电压事实上应理解为生产厂推荐的*高工作电压。原则上说，电连接器在低于额定电压下都能正常工作。笔者倾向于根据电连接器的耐压（抗电强度）指标，按照使用环境，安全等级要求来合理选用额定电压。也就是说，相同的耐压指标，根据不同的使用环境和安全要求，可使用到不同的*高工作电压。这也比较符合客观使用情况。 2、额定电流 额定电流又称工作电流。同额定电压一样，在低于额定电流情况下，电连接器一般都能正常工作。在电连接器的设计过程中，是通过对连接器的热设计来满足额定电流要求的，因为在接触对有电流流过时，由于存在导体电阻和接触电阻，接触对将会发热。当其发热超过一定极限时，将破坏电连接器的绝缘和形成接触对表面镀层的软化，造成故障。因此，要限制额定电流，事实上要限制电连接器内部的温升不超过设计的规定值。在选择时要注意的问题是：对多芯电连接器而言，额定电流必须降额使用。这在大电流的场合更应引起重视，例如φ3.5mm接触对，一般规定其额定电流为50A，但在5芯时要降额33％使用，也就是每芯的额定电流只有38A，芯数越多，降额幅度越大。 3、接触电阻 接触电阻是指两个接触导体在接触部分产生的电阻。在选用时要注意到两个问题，第一，电连接器的接触电阻指标事实上是接触对电阻，它包括接触电阻和接触对导体电阻。通常导体电阻较小，因此接触对电阻在很多技术规范中被称为接触电阻。第二，在连接小信号的电路中，要注意给出的接触电阻指标是在什么条件下测试的，因为接触表面会附则氧化层，油污或其他污染物，两接触件表面会产生膜层电阻。在膜层厚度增加时，电阻迅速增大，是膜层成为不良导体。但是，膜层在高接触压力下会发生机械击穿，或在高电压，大电流下会发生电击穿。对某些小体积的连接器设计的接触压力相当小，使用场合仅为mA和mV级，膜层电阻不易被击穿，可能影响电信号的传输。在GB5095《电在设备用机电元件基本试验规程及测量方法》中的接触电阻测试方法之一 “接触电阻——毫伏法” 规定，为了防止接触件上绝缘薄膜被击穿，测试回路的开路电动势的直流或交流峰值应不大于20mV，直流或交流试验电流应不大于100mA。事实上这是一种低电平接触电阻的测试方法，因此，有此要求的选择者，因选用由低电平接触电阻指标的电连接器。 4、屏蔽性 在现代电气电子设备中，元器件的密度以及它们之间相关功能的日益增加，对电磁干扰提出了严格的限制。所以电连接器往往用金属壳体封闭起来，以阻止内部电磁能辐射或受到外界电磁场的干扰。在低频时，只有磁性材料才能对磁场起明显屏蔽作用。此时，对金属外壳的电连续性有一定的规定，也就是外壳接触电阻。 三、安全参数 1、绝缘电阻 绝缘电阻是指在电连接器的绝缘部分施加电压，从而使绝缘部分的表面内或表面上产生漏电流而呈现出的电阻值。它主要受绝缘材料，温度，湿度，污损等因素的影响。电连接器样本上提供的绝缘电阻值一般都是在标准大气条件下的指标值，在某些环境条件下，绝缘电阻值会有不用程度的下降。另外要注意绝缘电阻的试验电压值。根据绝缘电阻（MΩ）＝加在绝缘体上的电压（V）／泄漏电流（μA）施加不同的电压，就有不用的结果。在电连接器的试验中，施加的电压一般有10V、100V、500V三档。 2、耐压 耐压就是接触对的相互绝缘部分之间或绝缘部分与接地之间，在规定时间内所能承受的比额定电压更高而不产生击穿现象的临界电压。它主要受接触对间距和爬电距离和几何形状，绝缘体材料以及环境温度和湿度，大气压力的影响。 3、燃烧性 任何电连接器在工作时都离不开电流，这就存在起火的危险性。因此对电连接器不仅要求能防止引燃，还要求在一旦引燃和起火时，能在短时间内自灭。在选用时要注意选择采用阻燃型，自熄性绝缘材料的电连接器。 四、机械参数 1、单脚分离力和总分离力 电连接器中接触压力是一个重要指标，它直接影响到接触电阻的大小和接触对的磨损量。在大多数结构中，直接测量接触压力是相当困难的。因此，往往通过单脚分离力来间接测算接触压力。对于圆形针孔接触对，通常是用有规定重量砝码的标准插针来检验阴接触件夹持砝码的能力，一般其标准插针的直径是阳接触件直径的下限取－5μm。总分离力一般是单脚分离力上线之和的两倍。总分离力超过50N时，用人工插拔已经相当困难了。当然，对一些测试设备或某些特殊要求的场合，可选用零插拔力电连接器，自动脱落电连接器等等。 2、机械寿命 电连接器的机械寿命是指插拔寿命，通常规定为500～1000次。在达到此规定的机械寿命时，电连接器的接触电阻，绝缘电阻和耐压等指标不应超过规定的值。严格的说，现在的机械寿命是一种模糊的概念。机械寿命应该与时间有一定的关系，10年用完500次与1年用完500次，显然其情况是不一样的。只不过目前还没有一种更经济，更科学的方法来衡量。 3、 接触对数目和针孔性 **可根据电路的需要来选择接触对的数目，同时要考虑电连接器的体积和总分离力的大小。接触对数目多，当然其体积就大，总分离力相对也大。在某些可靠性要求高、而体积又允许的情况下，可采用两对接触对并联的方法来提高连接的可靠性。 电连接器的插头、插座中，插针（阳接触件）和插孔（阴接触件）一般都能互换装配。实际使用时，可根据插头和插座两端的带电情况来选择。如插座需常带电，可选择装插孔的插座，因为装插孔的插座，其带电接触件埋在绝缘体中，人体不易触摸到带电接触件，相对来说比较安全。 4、 振动、冲击、碰撞 主要考虑电连接器在规定频率和加速度条件下振动、冲击、碰撞时的接触对的电连续性。接触对在此动态应力情况下会发生瞬时断路的现象。规定的瞬断时间一般有1μs、10μs、100μs、1ms和10ms。要注意的是如何判断接触对发生瞬断故障。现在一般认为，当闭合接触对（触点）两端电压降超过电源电动势的50%时，可判定闭合接触对（触点）发生故障。也就是说判断是否发生瞬断有两个条件：持续时间和电压降，两者缺一不可。 五、连接方式 电连接器一般由插头和插座组成，其中插头也称自由端电连接器，插座也称固定电连接器。通过插头、插座和插合和分离来实现电路的连接和断开，因此就产生了插头和插座的各种连接方式。对圆形电连接器来说，主要有螺纹式连接，卡口式连接和弹子式连接三种方式。其中螺纹式连接*常见，它具有加工工艺简单、制造成本低、适用范围广等优点，但连接速度较慢不适宜于需频繁插拔和快速接连的场合。卡口式连接由于其三条卡口槽的导程较长，因此连接的速度较快，但它制造较复杂，成本也就较高。弹子式连接是三种连接方式中连接速度*快的一种，它不需进行旋转运动，只需进行直线运动就能实现连接、分离和锁紧的功能。由于它属于直推拉式连接方式，所以仅适用于总分离力不大的电连接器。一般在小型电连接器中较常见。 六、安装方式和外形 电连接器的安装有前安装和后安装，安装固定方式有铆钉、螺钉、卡圈或连接器本身卡销快速锁定等。也有一种插头和插座是均是自由端电连接器，即所谓中继连接器。 连接器的外形千变万化，用户主要是从直形、弯形、电线或电缆的外径及与外壳的固定要求、体积、重量、是否需连接金属软管等方面加以选择，对在面板上使用的电连接器还要从美观、造型、颜色等方面加以选择。 |