模擬量信號是自動化過程控制系統(tǒng)中最基本的過程信號(壓力、溫度、流量等)輸入形式。系統(tǒng)中的過程信號通過變送器，將這些檢測信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電壓、電流信號，并將這些信號實時的傳送至控制器(PLC)。

PLC通過計算轉(zhuǎn)換，將這些模擬量信號轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的數(shù)值信號。從而實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控及控制。從現(xiàn)場的物理信號到PLC內(nèi)部處理的數(shù)值信號，有以下幾個步驟：

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

這里就PLC對模擬量信號的轉(zhuǎn)換過程進行一個簡單的分解介紹。

1、PLC對模擬量信號的轉(zhuǎn)換

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

臺達DVP系列模擬量模塊對模擬量信號的轉(zhuǎn)換范圍

從以上可以看到：

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

2.不同品牌的PLC對模擬量轉(zhuǎn)換范圍是有差異的(如西門子-27,648 到 27,648;臺達-32,384 到 32,384);

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

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

2、PLC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理過程

模擬量信號與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為整型數(shù)據(jù)，整型數(shù)據(jù)無法直觀的反饋出實際的物理量大小，故為了能夠直觀的反饋出現(xiàn)場的過程信號情況，還應(yīng)該將這些整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為反饋直觀真實的浮點數(shù)信號。這里以臺達PLC模擬量輸入模塊的數(shù)據(jù)處理過程為例說明。

以上為臺達PLC電流輸入信號與讀取信號的對應(yīng)關(guān)系

通過以上對應(yīng)關(guān)系圖，可以知道對于一個任意的電流輸入信號(X)，與讀取到的數(shù)值信號(Y)，有如下的對應(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值。

實際物理值與模擬量數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換：

實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轉(zhuǎn)換為壓力值數(shù)據(jù)。

實際物理值與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)換為實際的物理值，通過以上兩步轉(zhuǎn)換就可以得到。在處理時跳過輸入信號值大小的轉(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)換為實際的物理量值。

以上即為PLC對模擬量信號的處理過程及方法。

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力車間作為冷卻水回用，同時將熱動力車間產(chǎn)生的工業(yè)廢水排回到廢水車間進行凈化處理。通過將電流值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的現(xiàn)場液位值，實現(xiàn)對液體高度的精準(zhǔn)監(jiān)測和測量。

審核編輯 黃宇