【文章內(nèi)容簡介】 A/ ＜% ＜539。 0A～15A負載電阻 隔離耐壓 使用溫度 貯存溫度 相對濕度≤500Ω ＞ 2500Vac 50℃～85℃ 60℃～95℃ ＜95% ＞ 2500Vac9R被測電壓電壓互感器I / V圖23 電壓互感器原理接線圖我選用的為PT011 電壓互感器。該電壓互感器輸出電壓： （100歐負載） 使用時初級需加限流電阻,讓初級電流變?yōu)楹涟布夒娏?，次級通過運放能得到任意電壓。使用方便，完全電隔。屬電流型電壓互感器電流比: 1 mA/1mA 2mA/2mA 產(chǎn)品優(yōu)點 精度高, 體積小 電隔離,耐壓可達2500V。具體參數(shù)如下：智能式高壓開關(guān)在本設(shè)計中電壓互感器將與運放電路連在一起，具體電路圖如下圖所示：互感器RRC1C2R運算放大器型 號 I/O 非線性度 相移 RL=0（補償后） 線性范圍PT01C2/2 2mA /2mA ＜% ＜539。 0～10mA負載電阻 隔離耐壓 使用溫度 貯存溫度 相對濕度≤500Ω ＞ 2500Vac 50℃～65℃ 60℃～80℃ ＜ 90%額定輸入電壓 額定輸出電壓串聯(lián)電阻后 30V～1000V 50mV～8V（運放輸出） （2mA）10圖24 互感器與運放的連接電路圖 相位判別檢測電路相位差就是電壓超前或滯后電流的差值，在本設(shè)計中我們不但要測量出相位差的大小還要判斷出電壓超前還是滯后了，首先對相位差進行測量: 輸入兩路同頻率的正弦波信號，當兩路信號的頻率相同時，相角差θ=φ 1—φ 2是一個與時間無關(guān)的常數(shù),將此兩路正弦波信號經(jīng)過放大整形成兩路占空比為50%的正方波信號f f 2，經(jīng)過異或門輸出一個脈沖序列A，與晶振產(chǎn)生的基準脈沖波B進行與操作得到調(diào)制后的波形C，在一定的時間范圍內(nèi)對B、C中脈沖的個數(shù)進行,計數(shù)得N c、N b，則其相位差計算公式為θ=180176。Nc/Nb，采用多個周期計數(shù)取平均值的方式以提高測相精度。波形如下圖所示:F1F2ABC圖25 相位檢測波形圖我們通過PLC計數(shù)器模塊將測量的B、C的脈沖數(shù)分別存放在寄存器D3和D6中，他們的梯形圖如下所示：圖26 計數(shù)器編程梯形圖11相位極性判別電路：將波形整形電路的兩路輸出方波送入D觸發(fā)器中進行相位極性判別，當U 0超前U1時，Q端輸出高電平，反之輸出低電平，極性判別的原理圖如27所示。D Q C PU0U1O U TS“ 1 ”圖 2 7 相位判別電路amp。000amp。000amp。000amp。000UI觸發(fā)器信號電壓超前時相位差電流超前時相位差圖 2 8 相位檢測和判別的接線圖 主要模塊介紹 模擬量輸入接口模塊：在工業(yè)控制中，經(jīng)常會遇到連續(xù)變化的物理量——模擬信號，如電流、電12壓、溫度、壓力、位移、速度等等。如果要對這些模擬量進行采集并送給CPU模塊，必須對這些模擬量進行摸/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。才能使可編程器接收這些數(shù)據(jù)。模擬量輸入模塊就是用來將模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC所能接收的數(shù)字信號6模擬量輸入模塊的功能就是進行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，一般都是將模擬量輸入的采樣值轉(zhuǎn)換成二 進制數(shù)，然后再把輸入通道號及其它信號一起送到系統(tǒng)的內(nèi)部總線上。 模擬量輸入模塊有各種不同的類型，例如：0～10V、10～+10V、4～20mA 等各種范圍的模塊。 不管何種類型，除了輸入四路略有不同外，其他內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)完全一樣。因此，有的系統(tǒng)用外加輸入 量程子模塊來解決這個問題，就可使得同一模擬量模塊適應(yīng)各種不同的輸入范圍。 模擬量輸入接口模塊的主要 技術(shù)性能有： （1） 輸入通道數(shù)：4路、8路、和6路等； （2） 輸入信號：電壓輸入10～+10V、+0～+10V、+1～+5V； 電流信號4～20mA； （3） A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)：8位、10位、12位或14位（均為二進制）； （4） 轉(zhuǎn)換精度：%～%； （5） 線性度（滿量程）：+%（環(huán)境溫度+25℃）； （6） 轉(zhuǎn)換時間：小于50mA。 例如： 一個溫度信號其變化范圍為50～500℃，經(jīng)溫度傳感器將其變換成一個電壓信號，相應(yīng)變化范圍為1～5V，連接到三個不同的模擬量輸入模塊的接線端 。若這三個模塊采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換位數(shù)分別為10位、12位、14位，它們的溫度、電壓、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如下表：當采用10位的模擬量輸入模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時： 溫度分辨率=（50050）/1023=（℃） 電壓分辨率=（51）/1023=（V）=（mV） 當采用12位的模擬量輸入摸塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時： 溫度分辨率=（50050）/4095=（℃） 電壓分辨率=（51）/4095=（mV） 當采用14位的模擬量輸入摸塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時： 溫度分辨率=（50050）/16383=（℃） 電壓分辨率=（51）/16383=（mV） 由此例可以看出，位數(shù)越多，其分辨率越高對于有較高分辨率要求的模擬量，要選用位數(shù)較多的模擬量模塊。 本設(shè)計中模擬量輸入輸出模塊我們選用Fx4AD，F(xiàn)x4AD為4通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)外部連接方法及PLC指令?？蛇x擇電壓輸入或電流輸入，是一種具有高精確度的輸入模塊，通過簡單的調(diào)整或根據(jù)PLC的指標可改變模擬量輸入的溫度（℃） 電壓(V) 數(shù)據(jù)(10位) 數(shù)據(jù)（12位） 數(shù)據(jù)（14位）50 1 0 0 0…… …… …… …… ……500 5 1023 4095 1638313范圍，瞬時值和設(shè)定值等數(shù)據(jù)的讀出和寫入用FROM/TO指令進行，F(xiàn)x4AD的技術(shù)指標如下表所示：模擬量輸入端的接線方式： 可以連接電壓信號也可以連接電流信號，具體接線方式如圖29所示。其中：1）—用帶屏蔽的雙絞線；2）— 入端的輸入阻抗；3）— 輸入端連接電流信號時，將v+端和I+端短接；4）— 如果外部信號源有噪聲或紋波干擾，則可以在輸入端連接一個濾波電容，其容量為：~。圖29 模擬量輸入端接線圖— 電壓輸入 電流輸入— 根據(jù)是電壓還是電流輸入，使用端不同模擬量輸入范圍 DC：10V～+10V（輸入電阻200Ω）絕對最大輸入177。15DC：20mA～+20mA（輸入電阻250Ω）絕對最大輸入177。32mA數(shù)字量輸出范圍 帶符號位的16位二進制（有效數(shù)值11位）+2047以上固定為+2047 2048以下固定為2048分辨力 5Mv（10V1/2022） 20μA（20V1/1000）綜合精度 177。1%（相對于最大值）轉(zhuǎn)換速度 15mS（1～4）通道（為6mS（1～4）通道）隔離方式 光電隔離及采用 DC/DC 轉(zhuǎn)換器使輸入和 PLC 電源間隔離（各輸入端子間不隔離）模擬量用電源 DC：24V177。10%50mA輸入輸出占有點數(shù)程序上為 8 點（計輸入或輸出點均可）由 PLC 供電的消耗功率為 5V30mA14當輸入的模擬量是電壓信號時，將電壓信號分別連接到“V+”和“COM”端；當輸入的模擬量是電流信號時，將電流信號分別連接到“I+” 和“COM”端，并且用導(dǎo)線將該通道的“V+”和“I+”端連接起來。 信號源與輸入端之間采用帶屏蔽的雙絞線連接，屏蔽線連接到該通道的“SLD”。 當輸入的電壓信號有噪聲或紋波干擾，則可以在該通道的“V+”和“COM”端并聯(lián)一個的 ~。 如果電磁干擾嚴重，則可以將各通道的“SLD” 端與模塊上的 “GND”、“FG”端相連接，然后再與PLC的機架接地端連接在一起。 PLC的CPU 與模擬量輸入模塊之間的數(shù)據(jù)通信方式： 部分PLC的I/O映像區(qū)中有專門的模擬量I/O映像區(qū)，允許連接的模擬量輸入通道最多32個，這些模擬量輸入經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量先存放在該模塊的緩沖寄存器內(nèi)。在輸入采用階段，PLC的CPU 就從模擬量輸入模塊的數(shù)據(jù)緩沖寄存器內(nèi)將這些數(shù)字依次地讀入到模擬量輸入映像區(qū)中（即IR0001~IR0032）。在用戶程序編制時，直接使用IR0001~IR0032作為操作數(shù)，就實現(xiàn)了對模擬量的處理。 也有部分PLC 的I/O 映像區(qū)不設(shè)專門的模擬量I/O映像區(qū)。例如日本三菱的PLC，它沒有模擬量 I/O映像區(qū)，盡管該公司的模擬量輸入模塊也占用一定數(shù)據(jù)的開關(guān)量輸入/輸出點數(shù)，但這些輸入/輸出點數(shù)不是用于存放經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，而只是用于存放一些控制信息的。這些控制信息是該模塊與PLC的CPU間進行通信所必需的。 當用戶程序需對模擬量輸入進行處理時，由于經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量此時還存放在該模塊的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，因此，首先必須使用“FROM” 指令將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)字量讀入到PLC的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)字量讀入到PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，然后才能在用戶程序中使用該數(shù)據(jù)寄存器作為操作數(shù)，實現(xiàn)對模擬量輸入的處理。PLC的CPU與模擬量輸入之間用 “FROM”和“TO” 指令傳送數(shù)據(jù)或控制字等，如圖210 所示。P L C( F x 2 3 2 M R )模擬量輸入單元F x 2 N 4 A DT OF R O M圖210 PLC與模擬量輸入擴展模塊之間的數(shù)據(jù)通信三菱公司FX2N系列PLC 的模擬量輸入擴展模塊FX2N4AD 有四個通道的模擬量輸入端，它有32個16位的寄存器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲區(qū)，其中一部分用于存放控制字、出錯代碼等，另外8個寄存器，其中4個用于存放各通道經(jīng)轉(zhuǎn)換后的當前數(shù)據(jù)量，還有4個用于存放各通道的n次的平均值。用FROM指令可以將各個通道的當前數(shù)據(jù)量或平均值讀入PLC的數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，有關(guān)FROM指令梯形圖詳細情況