歐姆龍MAD02模擬量單元的研究與實踐

【摘 要】 小型PLC主控單元只提供邏輯運(yùn)算、順序控制等開關(guān)量控制功能，不提供模擬量接口，既不具備模擬量信號處理功能，當(dāng)設(shè)計帶有模擬量信號的程序時，需要外接同系列的模擬量單元，利用它可以實現(xiàn)溫度、壓力、流量等控制功能，因此，正確設(shè)置模擬量單元（如OMRON PLC的MAD02模擬量單元）的范圍代碼，硬件接線十分重要，在此基礎(chǔ)上才能實現(xiàn)PLC的模擬量控制以及對工業(yè)現(xiàn)場組態(tài)監(jiān)控任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】 歐姆龍PLC MAD02模擬量單元 模擬量控制

Abstract ： The paper mainly discusses the research and practice of Omron MAD02 analogue unit.

前言

國際電工委員會給PLC的定義中指出，PLC可以通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程。而實際上，小型PLC主控單元一般不提供模擬量處理功能，只能實現(xiàn)簡單的開關(guān)量控制任務(wù)，性能較高的PLC其特殊功能指令較為豐富，但在工廠自動化應(yīng)用實踐中，常常需要對溫度、壓力、流量等物理量進(jìn)行處理，對于這種需要模擬量輸入、輸出處理的場合，小型PLC既要充分利用其內(nèi)部功能模塊和擴(kuò)展模塊，還需要外接模擬量單元，例如我們所熟悉的恒壓供水系統(tǒng)，是利用PLC與變頻器配合使供水管網(wǎng)壓力接近恒定的控制，但管網(wǎng)的壓力測定值（0-10v，4-20ma）要送入PLC，如果處理的模擬量信號較少，MAD02模擬量輸入輸出單元可滿足其控制要求（對于OMRON小型PLC），下面以此模塊為例進(jìn)行研究。

1.配線方案及控制字設(shè)置

1.1MAD02單元輸入輸出接線圖

MAD02模擬量單元經(jīng)數(shù)據(jù)線與主控單元連接到一起，該模擬量單元有四組輸入信號，一組輸出信號，使用屏蔽導(dǎo)線與現(xiàn)場傳感器或執(zhí)行元件連接，每組信號由三個端子組成，實際應(yīng)用時每組使用兩個端子，其輸入、輸出的信號性質(zhì)可通過范圍代碼設(shè)置，信號之間的性質(zhì)可以不同，例如輸入1選擇電壓信號，輸入2選擇電流信號。輸入、輸出端子模擬量單元預(yù)先已經(jīng)分組，使用時編號不能修改。為便于配線，端子前后排按順序交錯。

1.2外部端子分布圖：

只要總電流小于或等于21mA，電壓輸出和電流輸出可以同時使用。啟動電壓或電流輸出時，寫入輸出通道的數(shù)據(jù)有效。啟動電壓或電流輸入時，從輸入通道讀數(shù)據(jù)有效。不用的輸入回路，將其電壓輸入端子短接。

1.4輸入/輸出范圍設(shè)置

由表3可以看出，MAD02模擬量單元每組輸入或輸出占八位二進(jìn)制字符，因此一個標(biāo)準(zhǔn)的十六位通道可為模擬量單元分配兩組輸入或輸出，輸入/輸出通道分配及輸入/輸出通道的IR見下面表格（主控單元選用OMRON CPM2AH--40）。根據(jù)所選用主控單元的輸出通道情況來分配模擬量單元的通道號，CPM2AH—40有兩個輸入通道，000、010，兩個輸出通道010、011，由于 OMRON PLC具有自動分配通道的功能，因此MAD02單元所占用的輸入通道為002，003，標(biāo)準(zhǔn)通道是16位存儲單元，因此可接受兩組模擬量信號；MAD02單元所占用的輸出通道為012（MAD02模擬量單元是四輸入、一輸出的集成單元）。MAD02模擬量輸入輸出單元的范圍代碼的設(shè)置是關(guān)鍵問題，按該產(chǎn)品的說明，其設(shè)置字是“輸出通道N”+1，那么這個設(shè)置字（通道）的編號應(yīng)該是013，也就是013通道決定該模擬量單元每組輸入和輸出的信號性質(zhì)和范圍，其中第0位--第7位負(fù)責(zé)四組輸入信號的啟動及量程設(shè)置，若啟動為設(shè)置1，則該組輸入有效；量程位可選擇0或1，若為0即采用0-10V電壓信號，若為1，即采用1-5V電壓信號或4-20MA電流信號。由于輸出只有一組信號，系統(tǒng)規(guī)定第8位和第9位負(fù)責(zé)設(shè)置輸出信號的性質(zhì)和范圍。范圍代碼設(shè)置完成后要轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，以便編程時使用。位的設(shè)定見表3，量程設(shè)定值見表4。設(shè)置通道只能用于啟動位和量程設(shè)定，不能作它用，這一點編程一定要注意。

1.5數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

輸入：當(dāng)現(xiàn)場傳感器檢測的電壓或電流信號在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時，數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值在002CH或003CHD的高八位或低八位范圍內(nèi)變化，變化值為00—FF。

輸出：輸出信號選取電壓時，因其范圍是-10--+10，其轉(zhuǎn)換值最小為80FF-8080-0000

-00FF

2.編程驗證轉(zhuǎn)換結(jié)果

這里使用指令表編寫驗證一組由輸入2接受的電壓信號，輸出也是電壓信號：

將以上三條語句輸入PLC，聯(lián)機(jī)、傳送、運(yùn)行，用直流穩(wěn)壓電源在輸入2上給定0-10V電壓信號，在010通道中即可觀測到轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，一般應(yīng)先送到DM通道保留，以便編程時使用。如果同時接收多組模擬量信號，編程時可采用左移或右移指令去掉通道中的另一組數(shù)據(jù)。實際上PLC實現(xiàn)閉環(huán)控制的方法不盡相同，這里介紹的是“完全軟件實現(xiàn)法”，主要利用模擬量輸入輸出單元構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可利用編程軟件開發(fā)實現(xiàn)各種控制算法的應(yīng)用軟件。另一類稱為“硬、軟件結(jié)合法”除硬件模塊外，還配有適應(yīng)各種控制方案的軟件功能塊，共同實現(xiàn)閉環(huán)控制，在此不多復(fù)述。

結(jié)束語

OMRON 小型PLC因功能強(qiáng)大、指令豐富而深受歡迎，但一些特殊功能模塊由于沒有專門的技術(shù)書籍，給應(yīng)用帶來了很多麻煩，尤其對模擬量信號比較少的場合，MAD02單元使用頻度較高，如含有PID壓力控制、恒溫水箱控制等，本文對使用OMRON模擬量單元的工程技術(shù)人員提供了必要的幫助。

參考文獻(xiàn)：

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[3]高欽和，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例 人民郵電出版社 2005.

作者簡介：包玉寶（1963 ～），男，哈爾濱市人，工程師，主要研究方向：工業(yè)過程自動控制與檢測。

（作者單位：黑龍江信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院）