PLC对模拟量信号的处理过程及方法详解
PLC对模拟量信号的处理过程及方法详解
在工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）对模拟量信号的处理是实现精准控制的关键环节。本文将详细介绍PLC如何将现场的物理信号（如压力、温度、流量等）转换为内部的数值信号，并通过具体的品牌案例（西门子和台达）进行说明。同时，文章还提供了具体的转换公式和实际应用案例，帮助读者深入理解这一过程。
模拟量信号是自动化过程控制系统中最基本的过程信号（如压力、温度、流量等）的输入形式。系统中的过程信号通过变送器，将这些检测信号转换为统一的电压、电流信号，并将这些信号实时地传送至控制器（PLC）。PLC通过计算转换，将这些模拟量信号转换为内部的数值信号，从而实现系统的监控及控制。
从现场的物理信号到PLC内部处理的数值信号，主要经过以下几个步骤：
- PLC对模拟量信号的转换
不同品牌的PLC对模拟量信号的转换范围有所不同。以西门子S7-200SMART PLC和台达DVP系列为例：
从以上可以看出：
- 模拟量信号接入PLC后，PLC将模拟量信号转换为整型数据，而不是浮点数（如西门子-27,648 到 27,648）；
- 不同品牌的PLC对模拟量转换范围有差异（如西门子-27,648 到 27,648；台达-32,384 到 32,384）；
- PLC同一个模块对不同类型的模拟量信号的转换范围是一致的（如西门子对±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模拟量信号的转换范围均为-27,648 到 27,648）。
因此，接入PLC的模拟量信号还需要进行再转换处理，才能得到与实际物理量相匹配的数据。在进行数据转换处理时，还应该与使用的PLC模块的处理数据范围相对应。
- PLC数据转换处理过程
模拟量信号与PLC转换数据之间的转换：
从以上内容知道，从PLC直接读取到的模拟量信号为整型数据，整型数据无法直观地反馈出实际的物理量大小。为了能够直观地反馈出现场的过程信号情况，还应该将这些整型数据转换为反馈直观真实的浮点数信号。这里以台达PLC模拟量输入模块的数据处理过程为例说明。
以上为台达PLC电流输入信号与读取信号的对应关系。通过以上对应关系图，可以知道对于一个任意的电流输入信号(X)，与读取到的数值信号(Y)，有如下的对应关系：
将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式：
由以上公式，可以将PLC读取到的整数数据，转换为PLC接收到的模拟量电流信号值。
实际物理值与模拟量数据之间的转换：
实际物理值与模拟量数据之间的转换方式同上面的转换方式相同。如下为某压力变送器的压力与模拟量信号范围(0.1-10bar，4-20mA)，同样的，压力与电流之间有如下的转换关系公式：
将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式：
由以上公式，可以直接将模拟量电流信号转换为压力值数据。
实际物理值与PLC内部数据直接的转换：
将PLC读取到的数据转换为实际的物理值，通过以上两步转换就可以得到。在处理时跳过输入信号值大小的转换，可以得到如下关系：
将以上公式变换，则可以得到以下直接转换公式：
通过此公式，就可以直接通过PLC读取到的数据转换为实际的物理量值。
以上即为PLC对模拟量信号的处理过程及方法。
模拟量转换案例解析
厂区采用将喷涂车间产生的工业废水净化处理回用方式，将污水处理车间的净化水提供给热动力车间作为冷却水回用，同时将热动力车间产生的工业废水排回到废水车间进行净化处理。通过将电流值转换为相应的现场液位值，实现对液体高度的精准监测和测量。