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登錄PLC讀取模擬量的案例
PLC是如何讀取模擬量的
PLC讀取模擬量信號必須要有模擬量輸入模塊,即常說的AI模塊。
一般常用的模擬量比如壓力,溫度,濕度,流量等都需要變送器轉(zhuǎn)化為電流信號,或者電壓信號,電流信號常用的4-20mA,或者電壓信號1-5V,當(dāng)然還有其他類型。
當(dāng)這些模擬量信號被接入AI模塊后,AI模塊經(jīng)過AD轉(zhuǎn)化器將模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,即在西門子PLC系統(tǒng)中SM331中,0-27648,不同PLC轉(zhuǎn)化后的數(shù)字不同。
上圖所示為SM331模塊,通過背部四個量程選擇模塊,可以自由選擇不同的信號類型。
上圖對應(yīng)的是模擬量模塊的內(nèi)部接線圖,及描述信息,用戶可以根據(jù)此圖進(jìn)行各種變送器的接線。
完成模塊選型及外部接線后,就是進(jìn)行PLC編程,將AI模塊采集到的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化為工程值,即壓力,溫度,流量等值。
在使用西門子STEP7軟件進(jìn)行編程時,一般使用功能塊 FC105,即模擬量信號標(biāo)準(zhǔn)化程序,它的具體算法如下:
OUT = [((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) ? (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIM
參數(shù) BIPOLAR=1,則參數(shù) IN 的值為雙極性,取值范圍介于 -27648 和 27648 之間。常數(shù)“K1”的值為“-27648.0”,“K2”的值為“+27648.0”。
參數(shù) BIPOLAR=0,則參數(shù) IN 的值為單極性,取值范圍介于 0 和 27648 之間。
展開 三分鐘帶你搞懂 PLC是如何讀取模擬量的
PLC讀取模擬量信號必須要有模擬量輸入模塊,即常說的AI模塊。
一般常用的模擬量比如壓力,溫度,濕度,流量等都需要變送器轉(zhuǎn)化為電流信號,或者電壓信號,電流信號常用的4-20mA,或者電壓信號1-5V,當(dāng)然還有其他類型。
當(dāng)這些模擬量信號被接入AI模塊后,AI模塊經(jīng)過AD轉(zhuǎn)化器將模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,即在西門子PLC系統(tǒng)中SM331中,0-27648,不同PLC轉(zhuǎn)化后的數(shù)字不同。
上圖所示為SM331模塊,通過背部四個量程選擇模塊,可以
自由選擇不同的信號類型。
上圖對應(yīng)的是模擬量模塊的內(nèi)部接線圖,及描述信息,用戶可以根據(jù)此圖進(jìn)行各種變送器的接線。
完成模塊選型及外部接線后,就是進(jìn)行PLC編程,將AI模塊采集到的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化為工程值,即壓力,溫度,流量等值。
在使用西門子STEP7軟件進(jìn)行編程時,一般使用功能塊 FC105,即模擬量信號標(biāo)準(zhǔn)化程序,它的具體算法如下:
OUT = [((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) ? (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIM
參數(shù) BIPOLAR=1,則參數(shù) IN 的值為雙極性,取值范圍介于 -27648 和 27648 之間。常數(shù)“K1”的值為“-27648.0”,“K2”的值為“+27648.0”。
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PLC讀取模擬量信號必須要有模擬量輸入模塊,即常說的AI模塊。
一般常用的模擬量比如壓力,溫度,濕度,流量等都需要變送器轉(zhuǎn)化為電流信號,或者電壓信號,電流信號常用的4-20mA,或者電壓信號1-5V,當(dāng)然還有其他類型。
當(dāng)這些模擬量信號被接入AI模塊后,AI模塊經(jīng)過AD轉(zhuǎn)化器將模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,即在西門子PLC系統(tǒng)中SM331中,0-27648,不同PLC轉(zhuǎn)化后的數(shù)字不同。
上圖所示為SM331模塊,通過背部四個量程選擇模塊,可以
自由選擇不同的信號類型。
上圖對應(yīng)的是模擬量模塊的內(nèi)部接線圖,及描述信息,用戶可以根據(jù)此圖進(jìn)行各種變送器的接線。
完成模塊選型及外部接線后,就是進(jìn)行PLC編程,將AI模塊采集到的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化為工程值,即壓力,溫度,流量等值。
展開 PLC對模擬量信號,是怎么進(jìn)行處理的?
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(dá)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(dá)-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(jìn)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(jìn)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)。
PLC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理過程
1、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(dá)PLC模擬量輸入模塊的數(shù)據(jù)處理過程為例說明。
展開 
PLC對模擬量信號是如何轉(zhuǎn)換的?
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PLC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理過程
1、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(dá)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(dá)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。
2、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)。
3、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。
展開 PLC中模擬量信號的轉(zhuǎn)換公式你知道嗎?建議永久收藏(附圖文詳解)
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(dá)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(dá)PLC電流輸入信號與讀取信號的對應(yīng)關(guān)系
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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)。
展開 PLC編程的3大量:開關(guān)量、模擬量、脈沖量
PLC中無非就是三大量:開關(guān)量、模擬量、脈沖量。只在搞清楚三者之間的關(guān)系,你就能熟練的掌握PLC了。
1、 開關(guān)量也稱邏輯量,指僅有兩個取值,0或1、ON或OFF(開關(guān)量只有兩種狀態(tài)0/1,包括開入量和開出量,反映的是狀態(tài))。它是最常用的控制,對它進(jìn)行控制是PLC的優(yōu)勢,也是PLC最基本的應(yīng)用。
開關(guān)量控制的目的是,根據(jù)開關(guān)量的當(dāng)前輸入組合與歷史的輸入順序,使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)量輸出,以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以,有時也稱其為順序控制。
而順序控制又分為手動、半自動或自動。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。
2、 模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量(數(shù)字量是不連續(xù)的。反映的是電量測量數(shù)值),如電壓、電流、壓力、速度、流量等。
PLC是由繼電控制引入微處理技術(shù)后發(fā)展而來的,可方便及可靠地用于開關(guān)量控制。由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,數(shù)字量只是多位的開關(guān)量,故經(jīng)轉(zhuǎn)換后的模擬量,PLC也完全可以可靠的進(jìn)行處理控制。
由于連續(xù)的生產(chǎn)過程常有模擬量,所以模擬量控制有時也稱過程控制。
模擬量多是非電量,而PLC只能處理數(shù)字量、電量。所有要實現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換要有傳感器,把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)電量。
如果這一電量不是標(biāo)準(zhǔn)的,還要經(jīng)過變送器,把非標(biāo)準(zhǔn)的電量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號,如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同時還要有模擬量輸入單元(A/D),把這些標(biāo)準(zhǔn)的電信號變換成數(shù)字信號。
展開 認(rèn)識PLC中數(shù)字量和模擬量
模擬量輸入的每個ch(通道)可以使用電壓輸入、電流輸入
PLC內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)全部是數(shù)字量,利用4AD模塊是將我們外部讀取的模擬量通過一定的比例關(guān)系轉(zhuǎn)換成數(shù)字量來進(jìn)行運算的。如圖下
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模擬量輸出模式中,各ch(通道)中都可以使用電壓輸出、電流輸出。
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PLC內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)全部是數(shù)字量,利用4DA模塊是將數(shù)字模塊轉(zhuǎn)換成模擬量輸出控制外部元件。
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展開 【PLC學(xué)習(xí)】西門子300PLC所有模擬量模塊接線問題匯總
1、確定基準(zhǔn)電位點很重要
近期有很多人咨詢關(guān)于模擬量模塊的問題,反映在現(xiàn)場的S7-300模擬量模塊讀數(shù)不變化,怎么弄都讀數(shù)是32767。盡管模擬量模塊大家都很熟悉,但是類似的問題還經(jīng)常有用戶反應(yīng)。為此小編特意咨詢了老師,老師將自己的經(jīng)驗歸納總結(jié)一下。
關(guān)于讀不出值的問題,如果總是32767沒有變化,其實值已經(jīng)有了,只不過是超量程了。如果值為0,那就要注意模擬量是否有問題了,使用萬用表測量現(xiàn)場信號并沒有超限。為什么會出現(xiàn)這兩種現(xiàn)象呢?這是因為選擇的參考電位不同,例如,現(xiàn)場過來的信號為5V,那首先要問一下,基準(zhǔn)點是幾伏?10~15是5V,-10~ -5同樣也是5V,如果測量端基準(zhǔn)點是0V,那么測量就會有問題,所以一定要保證兩端等電位。模擬量模塊的基準(zhǔn)電位點就是MANA ,所有的接線都與之有關(guān)。
2、隔離與非隔離問題系列
這里的隔離是指模擬量模塊的基準(zhǔn)電位點MANA 與地(也是PLC的數(shù)據(jù)地)隔離。隔離模塊MANA 與地M可以不連接,以MANA 作為測量端的參考電位;非隔離模塊MANA 與地M必須連接, 這樣地M 變?yōu)镸ANA作為測量端的參考電位。隔離模塊的好處就是可以避免共模干擾。如何知道模塊是否是隔離模塊,例如SM331模塊,可以從模板規(guī)范中查到。S7-300中只有一款SM334(SM355除外)模塊是非隔離的,此外CPU31XC集成的模擬量也是非隔離的,共同特點就是模塊的輸出和輸入公用M端。
同樣傳感器也有隔離與非隔離的問題。通常非隔離的傳感器電源的負(fù)端與信號的負(fù)端公用一個端子,例如傳感器有三個端子 L, M 和S+,通過L, M端子向傳感器供電,S+,M為信號的輸出,公用M端。判斷傳感器是否隔離最好還是參考手冊。
展開 PLC模擬量總被干擾怎么辦?
PLC項目調(diào)試過程中什么七里八怪的問題都有可能遇到,信號干擾就是其中一種,遇到了問題原因還不好查找。今天分享兩個案例,變頻器對PLC模擬量干擾的例子以及用信號隔離模塊克服此類干擾的解決辦法。
舉例1
現(xiàn)象說明
西門子PLC中AO點發(fā)出一路4-20mA電流控制信號,輸出至西門子變頻器,無法控制變頻器啟動。
故障查找
1、疑似模擬量輸出板卡問題,用萬用表測量4-20mA輸出信號,信號是正常的!
2、開始懷疑是變頻器控制信號輸入端有了問題,換了一臺同型號變頻器,問題仍然如此。
3、用一臺手持式信號發(fā)射器做4-20mA輸出信號源,輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號至變頻器,這下變頻器啟動了,因而我們排除了模擬量輸出板卡和變頻器的故障。
4、由此推測是變頻器的干擾信號傳導(dǎo)至模擬量通道所致。
5、為了驗證,在PLC模擬量4-20mA輸出通道中加裝了一臺信號隔離模塊TA3012,TA3012的輸入端子5、6接模擬量輸出模塊,輸出端子1、2端子接變頻器,3、4端子接外部24VDC供電電源,變頻器正常啟動了。
6、據(jù)此斷定,問題的根源在于變頻器干擾模擬量通道所致。
注意事項
在PLC和變頻器同時使用的自控系統(tǒng)中,應(yīng)該著重注意以下事項:
1、PLC供電電源與動力系統(tǒng)電源(變頻器電源)分別配置,且PLC的供電應(yīng)該選擇隔離變壓器。
2、動力線盡量與信號線分開,信號線要做屏蔽。
3、無論是模擬信號輸入還是模擬信號輸出,模擬量通道一律使用信號隔離模塊。
4、PLC程序里做軟件濾波設(shè)計。
5、信號地與動力地分開設(shè)計。
舉例2
前段時間看到一個關(guān)于模擬量干擾問題的分析和解決,在我們實際運用中會碰到很多類似的問題。
展開 PLC模擬量的原理以及編程方法
這個數(shù)值N 在不同的PLC中是不一樣的。比如在西門子博途中,它是固定的為27648。有的PLC是4000,還有4096,還有32767,這個就要參考PLC 的編程手冊了。多數(shù)PLC都是可以修改的,建議修改成整數(shù),便于我們計算。
圖三 施耐德PLC 模擬量設(shè)置
如圖三所示,是施耐德CODESYS平臺的PLC,紅色圓圈是默認(rèn)的設(shè)置為-32768到32768,很顯然,這樣的數(shù)字是不便于我們計算的,因此改成了4000到20000。順便說一句,歐美系PLC對模擬量的處理是很簡單的,只需簡單的設(shè)置,而日系PLC特別是三菱,對模擬量的處理是很隆重的,它是通過梯形圖寫程序的方式來設(shè)置。而左上角的藍(lán)色圓圈內(nèi)的%IW0,就是讀取的模擬量的數(shù)值,如果壓力是125公斤,那么此時,%IW0的值應(yīng)為12000。
圖四 模擬量轉(zhuǎn)換過程
如圖四所示,這是整個的模擬量的轉(zhuǎn)換過程,看箭頭指向,傳感器檢測實際物理量,然后變送輸出模擬量到PLC,由PLC轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,而plc編程,就是對數(shù)字量的處理。
圖五 模擬量的PID處理
如圖五所示,左側(cè)紅色圓圈就是我們讀取的實際壓力,通過PID功能塊進(jìn)行處理,處理后的數(shù)值賦值給%QW0,而%QW0是模擬量的輸出,也就是模擬量輸入的逆運算。
模擬電流相對于模擬電壓來說,有著無可比擬的優(yōu)勢,抗干擾能力強(qiáng),有斷線檢測功能,而且模擬電流的傳感器一般都是兩線制,配線簡單方便,而且模擬電流信號可以方便的轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號,反之則不能,因此推薦大家盡量使用模擬電流。
模擬電流的缺點就是概念比較抽象,測量比較麻煩,初學(xué)者可能會不好理解,更重要的是,電流是串聯(lián)相等,很多初次使用模擬電流的朋友經(jīng)常想當(dāng)然的把模擬電流信號并聯(lián),這是不對的,希望注意。
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PLC模擬量接線難嗎?不難
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1、確定基準(zhǔn)電位點很重要
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2、隔離與非隔離問題系列
這里的隔離是指模擬量模塊的基準(zhǔn)電位點MANA 與地(也是PLC的數(shù)據(jù)地)隔離。隔離模塊MANA 與地M可以不連接,以MANA 作為測量端的參考電位;非隔離模塊MANA 與地M必須連接, 這樣地M 變?yōu)镸ANA作為測量端的參考電位。隔離模塊的好處就是可以避免共模干擾。如何知道模塊是否是隔離模塊,例如SM331模塊,可以從模板規(guī)范中查到。
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下面這個程序適用1200/1500
程序段1中的程序是把模擬量PIW中的值拷貝到data.PIW數(shù)組中,實際使用中應(yīng)用2,3,4行程序代替7,8,9行的程序。7,8,9行的程序用的是MW,主要是為了測試。
這個是主要的邏輯。3-12極性選擇。16-31行代碼主要是判斷數(shù)組的長度和起始索引是否符合條件。如果目標(biāo)數(shù)組的長度小于源數(shù)組,返回錯誤代碼1,
如果源數(shù)組的索引不等于0,error返回2,如果目標(biāo)數(shù)組的索引不等于0,error返回3。以上都不滿足返回0, 也就是正確。34-37行是處理模擬。程序較簡單。
這個數(shù)據(jù)塊共兩個數(shù)組,第一個是PIW數(shù)組,保存的是未處理的模擬量,第二個是result數(shù)組,保存的處理后的模擬量。
轉(zhuǎn)發(fā)是最大的鼓勵!謝謝您的支持!
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展開 西門子S7-300PLC模擬量方面實例
今天給大伙分享的是關(guān)于西門子S7-300PLC模擬量方面的實例,包含了以下幾個方面的要點:
1、對變送器進(jìn)行取值,并進(jìn)行控制
2、對模數(shù)功能塊 FC105 進(jìn)行調(diào)用
3、對 AI 模塊進(jìn)行設(shè)置
4、對 AI 量程塊進(jìn)行選擇
這個實例, 調(diào)試的是一個流量調(diào)節(jié)回路中, 流量變送器輸出 2-2-MA DC信號到 SM331 模擬輸入模塊,模塊將該信號轉(zhuǎn)換成浮點數(shù),然后在程序中調(diào)用FC105將該值轉(zhuǎn)換成工程量,我們就可以監(jiān)視實際工程中的流量值了。
模擬量 AI 采用 SM311 模塊是 8x12Bit(8 通道 12 位)對應(yīng)貨號是 6ES7 331-7KF02-OA BO,在模數(shù)轉(zhuǎn)化上利用傳感器或變送器的, 電壓或電流取出的值,到 AI 模塊上進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 然后把值傳給西門子的 CPU 進(jìn)行處理, 從而檢測控制傳感器的值,如圖
模擬量輸入模塊
模擬量輸入用于連接電壓和電流傳感器、 熱電耦、電阻和熱電阻, 用來實現(xiàn)PLC 與模擬量過程信號的連接。模擬量輸入模塊如圖 2-1 所示,將從過程發(fā)送來的模擬信號轉(zhuǎn)換成供 PLC 內(nèi)部處理用的數(shù)字信號。本次工程用的是 SM311 輸入模塊如圖所示。該模塊具有如下特點:
分辨率為 9 到 15 位+符號位(用于不同的轉(zhuǎn)換時間) ,可設(shè)置不同的測量范圍。通過量程模塊可以機(jī)械調(diào)整電流 /電壓的基本測量范圍。用 STEP 7硬件組態(tài)工具可進(jìn)行微調(diào)。模塊把診斷和超限中斷發(fā)送到可編程控制器的 CPU 中。
展開 不會PLC模擬量?看完讓你迅速入門!
此次主要是給大伙講解關(guān)于三菱PLC模擬量模塊,拿其中模擬量輸入模塊(A/D)和模擬量輸出模塊(D/A)來做重點分享,加深對于這模塊的了解程度,讓你在后續(xù)用到這知識時能更加的得心應(yīng)手。接下來就大伙相互學(xué)習(xí)了!
看完這些干貨滿滿的知識點,相信大家對三菱PLC模擬量有進(jìn)一步的了解!最近,很多人在后臺留言說三菱PLC模擬量好難懂,不知道怎么學(xué)習(xí)。