简单的控制系统仅使用PLC数字量输入和输出。数字量输入用于从对象收集双态信息，数字量输出用于控制开/关类型。但在更复杂的控制和调节系统中，以及任何过程开始的地方，都需要使用模拟量输入和输出。

介绍

模拟量测量向PLC提供测量值信息，例如：压力[bar,MPa]、流量[m³/h]、液位[m]、温度[℃]、距离[m]、频率[Hz]、电流[A]等等。

在测量值进入控制器前，必须将其值转换为电信号，然后再转换为数值量。物理量到电信号的转换发生在传感器中。电信号进入PLC，在这里它被转换为PLC程序可以理解的数值量。让我们以储罐中的压力测量为例进行分析。

 

储气罐中安装了范围为0…16bar的压力传感器，其输出电流为0…20mA。电流信号传输到PLC模拟量输入端。让我们看看这种测量从物理量到用户（操作员）理解的值的路径：1、传感器测量0…16bar范围内的压力，并将其转换为0…20mA电流信号；2、PLC控制器的模拟量输入端接收0…20mA范围内的信号并将其转换为数值量，例如0-32767，这取决于PLC控制器的类型和配置，单极性输入例如电压输入0…10V，电流输入4…20mA，其对应值均为0…27648；双极性输入例如电压输入±10V、±5V、±2.5V，对应值为-27648…27648；3、对于PLC程序来说，数值量反映物理量测量值的大小，例如压力。要进一步使用该测量值，PLC程序员必须根据压力传感器的测量范围对其进行缩放。缩放后的值保存在控制器的内存中；4、缩放后的测量值的使用取决于应用需求，可以是：

• 警报信号（例如超压）；
• 在HMI面板或SCADA数据采集与监视控制系统中为操作员显示压力值；
• 使用测量值作为反馈信号；
• 超过限制后的下一步动作，例如打开阀门；
• 等等。

模拟量测量中可接受的标准电信号可以是：0…20mA、4…20mA和0…10mA。0…20mA、4…20mA和0…10V模拟量测量我们经常接触到几种标准模拟量电信号。但它们在哪些方面不同呢？在工业自动化中，最常见的模拟量电信号是4…20mA电流信号。这是由于该信号的易用性以及比电压测量0…10V相对更高的抗干扰性。在4…20mA信号中，更容易检测到传感器和控制器之间的电缆断开。如果电流降至约3.8mA以下，则检测到电缆断裂。在4…20mA和0…20mA两种测量中，如果电流值超过约20.5mA，则检测到传感器输出短路。必须在PLC程序中考虑此类缺陷的检测。在大多数传感器上，你可以直接读取它们的测量范围和输出电信号。下图显示了范围为0…16bar和电流输出为4…20mA的压力传感器示例，该图表显示了这两个范围之间的关系。

 

PLC程序中的模拟缩放让我们将上述范围为0…16bar的压力传感器安装到我们的储罐，并将其输出4…20mA连接到西门子S7-1200 PLC的模拟量输入端。我们看看它在理论上的样子：

 

S7-1200控制器中的模拟量输入0…20mA，实际上工作在0…23.7mA的范围内，这反映了AC/DC转换器输出端数值量的范围从0到32767。如果我们将电流输出为4…20mA的传感器连接到此类输入端，则4mA的数字值为5530，20mA的数字值为27648。

 

从PLC中要获得测量的实际数值即OUT变量，需根据上述公式进行计算。在一些控制器中，有现成的函数用于缩放模拟测量，而在一些控制器中，有必要自己构建这样的函数。S7-1200控制器没有就绪功能，但我们可以使用CALCULATE或 SCALE_X+NORM_X 选项，不过现在S7-1200也出了一块AI模组6ES7231-5ND30-0XB0，可以直接设定成4…20mA，而不需转换。
备注：如有错误，敬请指正。