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S7-300/400 PLC 模擬量輸入輸出的量程轉(zhuǎn)換控制一、模擬量輸入輸出量程轉(zhuǎn)換的概念

長沙奈歐自動化設備有限公司

二、S7-300/400 PLC 模擬量輸入輸出模板

1、需要使用的模板

2、涉及的信號類型

三、STEP 7 中模擬量輸入輸出的編程

1、FC105、FC106 在哪里

2、FC105、FC106 功能描述

3、FC105、FC106 參數(shù)定義

4、FC105、 FC106例子程序

一、模擬量輸入、輸出量程轉(zhuǎn)換的概念

實際的工程量，如壓力、溫度、流量、物位等要采用各種類型傳感器進行測量。傳感器將輸出標準電壓、電流、溫度、或電阻信號供 PLC 采集，PLC 的模擬量輸入模板將該電壓、電流、溫度、或電阻信號等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量——整形數(shù)(INTEGER)。

在 PLC 程序內(nèi)部要對相應的信號進行比較、運算時，常需將該信號轉(zhuǎn)換成實際物理值（對應于傳感器的量程）。而經(jīng)程序運算后得到的結果要先轉(zhuǎn)換成與實際工程量對應的整形數(shù)，再經(jīng)模擬量輸出模板轉(zhuǎn)換成電壓、電流信號去控制現(xiàn)場執(zhí)行機構。這樣就需要在程序中調(diào)用功能塊完成量程轉(zhuǎn)換。

如一個壓力調(diào)節(jié)回路中，壓力變送器輸出 4-20mA DC 信號到 SM331 模擬量輸入模板，SM331 模板將該信號轉(zhuǎn)換成 0-27648 的整形數(shù)，然后在程序中要調(diào)用 FC105 將該值轉(zhuǎn)換成 0-10.0（MPa）的工程量（實數(shù)），經(jīng) PID 運算后得到的結果仍為實數(shù)，要用FC106 轉(zhuǎn)換為對應閥門開度 0-*的整形數(shù) 0-27648 后，經(jīng) SM332 模擬量輸出模板輸出 4-20mA DC 信號到調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構。

二、S7-300、400 PLC 模擬量輸入、輸出模板

1、需要使用的模板

西門子 S7-300、400 PLC 進行模擬量輸入、輸出需要使用的模板。

S7-300 系列 PLC：SM331 系列模擬量輸入模板；SM332 系列模擬量輸出模板；SM334、335系列模擬量輸入、輸出模板。

S7-400 系列 PLC：SM431 系列模擬量輸入模板；SM432 模擬量輸出模板。

2、涉及的信號類型：電壓，電流，溫度，電阻

三、STEP 7 中模擬量輸入、輸出的編程

1、FC105、FC106 在哪里

在編程界面下，在 Program elements 中的 Libraries 下的 Standard Library 下的 TI-S7 Converting Blocks 中就可以找到，見下圖：

注意：請不要使用 S5-S7 Converting Blocks 下的 FC105, FC106，該路徑下的功能是用于S5輸入輸出模板的，在 S7 輸入輸出模板上無法使用。

2、西門子高價回收功能描述

在編程界面下選中該功能塊，按一下計算機鍵盤上的 F1 功能鍵，即可打開關于該功能塊的在線幫助，包括該功能塊的功能，管腳參數(shù)定義、例子程序等。建議用戶使用 STEP 7 在線幫助，可以提供全面的編程幫助。

FC105 功能描述

SCALE（FC105）功能將一個整形數(shù) INTEGER（IN）轉(zhuǎn)換成上限、下限之間的實際的工程值(LO_LIM and HI_LIM)，結果寫到 OUT。公式如下：

OUT = [ ((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) * (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIM，常數(shù) K1 和 K2 的值取決于輸入值（IN）是雙極性 BIPOLAR 還是單極性 UNIPOLAR。

雙極性 BIPOLAR：即輸入的整形數(shù)為 –27648 到 27648，此時 K1 = –27648.0 ， K2 =+27648.0

單極性 UNIPOLAR：即輸入的整形數(shù)為 0 到 27648，此時 K1 = 0.0 ， K2=+27648.0

如果輸入的整形數(shù)大于 K2，輸出 (OUT) 限位到 HI_LIM, 并返回錯誤代碼。如果輸入的整形數(shù)小于K1，輸出限位到 LO_LIM，并返回錯誤代碼。反向定標的實現(xiàn)是通過定義 LO_LIM > HI_LIM 來實現(xiàn)的。反向定標后的輸出值隨著輸入值的增大而減小。

FC106 功能描述

UNSCALE（FC106）功能將一個實數(shù) REAL (IN) 轉(zhuǎn)換成上限、下限之間的實際的工程值(LO_LIM and HI_LIM)，數(shù)據(jù)類型為整形數(shù)。結果寫到 OUT。公式如下：

OUT = [ ((IN–LO_LIM)/(HI_LIM–LO_LIM)) * (K2–K1) ] + K1

常數(shù) K1 和 K2 的值取決于輸入值（IN）是雙極性 BIPOLAR 還是單極性 UNIPOLAR。

雙極性 BIPOLAR：即輸出的整形數(shù)為 –27648 到 27648，此時 K1 = –27648.0 ， K2 =+27648.0

單極性 UNIPOLAR：即輸出的整形數(shù)為 0 到 27648，此時 K1 = 0.0 ， K2=+27648.0

如果輸入值在下限 LO_LIM 和上限 HI_LIM 的范圍以外，輸出 (OUT) 限位到與其相近的上限或下限值（視其單極性 UNIPOLAR 或雙極性 BIPOLAR 而定），并返回錯誤代碼。

3、FC105、FC106 參數(shù)定義

FC105 的參數(shù)定義

錯誤信息：

如輸入的整形數(shù)大于 K2，則輸出(OUT) 限位到 HI_LIM，并返回錯誤值。如輸入的整形數(shù)小于K1，輸出限位到 LO_LIM，并返回錯誤值。ENO 端的信號狀態(tài)置為 0 且返回值RET_VAL 為W#16#0008。

FC106 的參數(shù)定義

錯誤信息：

如果輸入值在下限 LO_LIM 和上限 HI_LIM 的范圍以外，輸出 (OUT) 限位到與其相近的上限或下限值（視其單極性 UNIPOLAR 或雙極性 BIPOLAR 而定），并返回錯誤代碼。ENO 端的信號狀態(tài)置為 0 且返回值 RET_VAL 為 W#16#0008。

4、FC105和FC106例子程序

FC105例子程序

如輸入 I0.0 為 1，SCALE 功能被執(zhí)行。下面的例子中，整形數(shù) 22 將被轉(zhuǎn)換成 0.0 到 100.0 的實數(shù)并寫到 OUT。輸入是雙極性 BIPOLAR，用 I2.0 來設置。

 PID調(diào)節(jié)溫度控制實例（西門子S7-300）

實例|：PID調(diào)節(jié)溫度控制

西門子S7-300：

控制要求：1.水罐水溫設置在50℃ 2.誤差值在±1℃

硬件配置：

設計方案：1.采樣 ： 使用 PT100 熱電阻經(jīng)過變送器把水缸溫度傳送給S7-300 PLC。

2. 數(shù)據(jù)的處理： 在 S7-300 PLC 中經(jīng)過 PID 調(diào)節(jié)運算輸出模擬量信號到功率調(diào)節(jié)器中。

3.溫度調(diào)節(jié) ： 在功率調(diào)節(jié)器中把對應的模擬量轉(zhuǎn)化為對應的功率來驅(qū)動熱得快。

程序編寫：1.創(chuàng)建工程

創(chuàng)建名稱為PID調(diào)節(jié)的工程，添加CPU314C-2DP.西門子CPU314C-2DP，自帶有模擬量輸入輸出通道，無需擴展模塊，在這里我們要注意他們的地址，以及輸入輸出的測量類型與測量范圍。這次試驗用的是4-20mA的變送器，輸出我們采用0-10V電壓輸出，這些參數(shù)需要在硬件組態(tài)時進行設置，設置好以后注意編譯保存下載。

2.程序的編寫：

3.PID調(diào)節(jié)