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西門子PLC模擬量輸人輸出擴(kuò)展模塊的工作原理

模擬量輸人輸出擴(kuò)展模塊

在工業(yè)控制中,某些輸人量(如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等)是模擬量,某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如晶管調(diào)速裝置、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和變頻器等)要求輸出模擬信號(hào),而可編程序控制器的CPU只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流或電壓,如4、20mA、1-5V,0-10V,可編程序控制器用A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這些數(shù)字量可能是二進(jìn)制的,也可能是十進(jìn)制的,帶正負(fù)號(hào)的電流或電壓在A/D轉(zhuǎn)換后用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。

西門子PLC模擬量輸人輸出擴(kuò)展模塊

D/A轉(zhuǎn)換器將可編程序控制器的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流,再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模擬量I/0模塊的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換(模擬量輸人)和D/A轉(zhuǎn)換(模擬量輸出)。

例如,在溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)中,爐溫用熱電偶或熱電阻檢洲，溫度變送器將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流或標(biāo)準(zhǔn)電壓后送給模擬量輸人模塊.經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后得到與溫度成比例的數(shù)字量,CPU將它與溫度設(shè)定值比較,并按某種控制規(guī)律對(duì)差佰進(jìn)行運(yùn)算,將運(yùn)算結(jié)果(數(shù)字母)送給模擬量輸出模塊,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娏餍盘?hào)或電壓信號(hào),用來控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，通過它控制加熱用的天然氣的流量,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的閉環(huán)控制。

AD.D/A轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辯率,位數(shù)越多,分辨率越高,例如8位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率為1/28038%，模擬量輸人/輸出模塊的另一個(gè)重要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換時(shí)間。

S7-200有3種模擬量擴(kuò)展模塊(見表2-8)。S7-200的模擬量擴(kuò)展模塊中A/D.D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)均為12位。模擬量輸人、輸出有多種量程供用戶選用,如0～10V,0～5V,0~20mA,0~100mV，±10V，±15V，±100mV等。量程為0-10V時(shí)的分辨率為2.5mV。

表2-8 模擬量擴(kuò)展模塊技術(shù)數(shù)據(jù)

A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間小于250ps，模擬量輸人的階躍響應(yīng)時(shí)間為1.5ms(達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的95%時(shí))。單極性全量程輸人范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出為0~32000,雙極性全過程軸人范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為-32000- 32000。輸人陽抗大于等于10MΩ。

模擬量輸出的量程有±10V和0～20mA兩種，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為-32000～ 32000或0~3200。滿量程時(shí)電壓輸出和電流輸出的分辨率分別為12位和11位,25℃時(shí)的精度為±0.5%中壓輸出和電流輸出的穩(wěn)寧計(jì)間分別為10和2ms。大驅(qū)動(dòng)能力如下:電廠輸出時(shí)負(fù)載電陽小5kΩ,電流輸出時(shí)負(fù)載電阻大500Ω。

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