第8章

模拟量输入接线

理解温度、压力和液位等传感器的工作原理和接线方式。掌握传感器接线方式并能独立操作。掌握模拟量模块的接线方式。

8.1　模拟量输入的分类

如图8.1所示，图8.1（a）为温度传感器模块接线示意图，温度变送器模块是将电阻信号的变化转换成电压或者电流信号，该模块为无源转换模块，所以需要外部提供电源。图8.1（b）为一体化温度传感器实物图，一体化温度传感器需要采用专用的焊接管箍来安装，安装时需要注意插入深度和管道管径的配合，一般插入深度为管径的一半为宜。图8.1（c）为不同的传感器和PLC模拟量模块的接线示意图。温度传感器接到模拟量输入通道0+和0-。

如图8.2所示，图8.2（a）为压力传感器模块接线示意图，压力变送器模块是将电阻信号的变化转换成电压或者电流信号。该模块为无源转换模块，所以需要外部提供电源。图8.2（b）为压力传感器实物图，压力变送器安装时需要加装针型阀、表弯和焊接管箍来满足使用需求。图8.2（c）为不同的传感器和PLC模拟量模块的接线示意图。压力传感器接到模拟量输入通道1+和1-。

如图8.3所示，图8.3（a）为液位传感器模块接线示意图，液位变送器模块是将电阻信号的变化转换成电压或者电流信号。该模块为无源转换模块，所以需要外部提供电源。图8.3（b）为投放式液位传感器实物图，该液位传感器安装时，检测探头不要接触到水箱底部，要距离水箱底部10～20cm为宜。图8.3（c）为不同的传感器和PLC模拟量模块的接线示意图。液位传感器接到模拟量输入通道2+和2-。

8.2　模拟量输入分类汇总

如图8.4所列的是常用模拟量信号，主要有温度、压力、液位、流量、变频器频率、电流和调节阀开度等。这些信号中有的是无源信号，有的是有源信号，无源信号是传感器本身或者信号不带电，需要从控制柜内引入24V。有源信号就是信号本身就是反馈的电压或者电流信号，不需要再接入电源。后边会详细讲解无源和有源模拟量信号接线。

8.3　模拟量输入原理

如图8.5所示，图8.5（a）汇总了模拟量的接线原理示意图。传感器通过电阻值的变化转换成电压或者电流信号的变化，模拟量输入模块通过检测这些信号的变化值来确定外部实际信号的变化。图8.5（b）为两线制变送器的控制电路示意图。模拟量数值的变化如何跟PLC程序联系起来，又是如何真实地反应外部温度、压力等信号的呢？

图8.6为模拟量转化的原理图。模拟量信号要想跟PLC程序结合起来就需要将模拟量信号转换成数值。图8.6描述了模拟量数值与实际触感器数值的对应关系。模拟量本身就是线性比例关系，根据相似三角形定理推出以下公式：

由式8.1可以推导出模拟量输出公式：

其实程序中的模拟量库文件或者模拟量程序块就是使用这个公式计算的。例如量程为0～100℃，4～20mA输出的传感器如何与西门子S7-200 SMATT系列模块对应呢？0～100℃对应4～20mA；4～20mA对应数值5530～27648。那么可以认为0～100℃对应5530～27648（AIW的数值）。根据图8.6对号入座： Y _max （100℃）， Y _min （0℃）， X _max （27648）， X _min （5530），IN（AIW），OUT（模拟量输出值）。

模拟量转化就是调用一个模拟量库（可调用子程序块）来实现数据转换和显示，学会使用该模拟量库就可以实现模拟量数据转换。S7-200系列和S7-200 SMART系列都有对应的模拟库，需要添加后才可以调用模拟量程序块。如图8.7所示，以西门子S7-200系列为例，举例说明模拟量程序的编写过程。如图8.8所示，是采用西门子S7-200 SMART系列做的模拟量转换程序，调用方式是一样的，区别是S7-200 SMART的数值的最大值是27648。

上面讲解了传感器的采集原理，还讲解了模拟量转换的原理和模拟量程序块的调用，如图8.9所示，汇总传感器的使用流程。在实际使用过程中，先了解传感器如何转换，再按照正确的方式将传感器接到模拟量输入模块对应的通道，最后将通道内的数值通过PLC程序转换成显示值。

8.4　模拟量输入接线的应用

8.4.1　无源传感器接线

如图8.10所示，图8.10（a）为4通道模拟量输入模块接线原理图，图8.10（b）为无源两线制模拟量接线示意图，接入的是第3个通道，2+和2-。如图8.11所示，图8.11（a）为4通道模拟量输入模块接线原理图，图8.11（b）为无源三线制模拟量接线示意图，接入的是第3个通道，2+和2-。将图8.10和图8.11对比可以发现：三线制多接了一个0V，其他的接线方式一样。

8.4.2　模拟量有源接线

如图8.12所示，图8.12（a）为4通道模拟量输入模块接线原理图，图8.12（b）为有源两线制模拟量接线示意图。模拟量输入有源接线最简单，就是将模拟量输出设备的（+）接模拟量输入模块的（+），将模拟量输出设备的（-）接模拟量输入模块的（-）。如图8.12（b）中AO1和AGND是变频器模拟量输出的通道，AO1为（+），AGND为（-）；图8.12（b）中U为调节阀模拟量输出的（+），图中M为调节阀模拟量输出的（-）。具体情况根据不同的设备，查阅相关说明书或者手册。如果接入的是电压信号，对应的模拟量模块通道一定要设置成电压型。同理如果接入的是电流型信号，模块组态设置就设置成电流型。

8.5　模拟量图纸接线应用

图8.13所示为（AE08）8通道模拟量输入模块后4个通道接线图。每个模拟量占用一个字也就是一个W，如通道5地址是AIW56，通道6地址就是AIW58，以此类推。通道4+和4-接的是液位传感器，该模拟量为无源两线制接线。通道5+和5-接的是调节池PH计，该模拟量为有源两线制接线。一般不带供电的传感器接的模拟量信号都是无源信号，带供电的传感器模拟量信号接的都是有源信号。不管是有源信号还是无源信号，只有掌握了基本原理才能去应用和使用。

本章小结

通过本章学习要掌握传感器的工作原理和接线方法。学会对有源和无源信号的区分。遇到没有见过的传感器要学会变通，能根据说明书去接线和使用。 o1wRoOe4qwlrb+2k9BmiVm2GlJAm+FGpL0DGlDqGrMUyJXvWDSSEEuESdQYOYFMc