S7-200 PLC模拟量控制详解：采集与闭环系统

"该文档介绍了基于PLC的模拟量采集及闭环控制系统，特别是S7-200 PLC的模拟信号处理。文中详细阐述了S7-200 PLC的CPU224XP以及EM231、EM232、EM235等模拟量扩展模块的功能，并详细说明了模拟量输入输出的特性和使用注意事项，包括A/D和D/A转换器的参数、模拟量地址的分配规则以及滤波功能的应用。" 在自动化领域，基于PLC（可编程逻辑控制器）的模拟量采集和闭环控制系统广泛应用于各种工业生产过程，如温度、压力、流量等参数的监控和控制。西门子的S7-200系列PLC因其紧凑和强大的功能而受到青睐。在S7-200系统中，CPU224XP是唯一内置模拟量端口的型号，它拥有2个输入和1个输出端口，以处理模拟信号。 为了应对更复杂的模拟信号需求，S7-200提供了一系列模拟量扩展模块。EM231模块用于处理热电偶和热电阻传感器的输出，便于温度测量。EM231热电偶模块可以直接接收热电偶产生的电势信号，而EM231热电阻输入模块则能适应多种类型的热电阻。这些模块的使用极大地扩展了PLC在温度控制方面的应用范围。 在模拟量处理方面，S7-200的A/D转换器为12位，意味着其分辨率为满量程的1/2^12，即大约0.03%。模拟量输入模块对于单极性信号，其数字输出范围是0到32000，双极性信号则是-32000到+32000。对于电压输入，其输入阻抗为10MΩ，电流输入则为250Ω，转换时间小于250μs，阶跃响应时间是1.5ms。 D/A转换器同样为12位，输出模拟量可为0~20mA电流或±10V电压。电流输出时，负载电阻需小于500Ω，而电压输出时则要求负载电阻大于5kΩ。输出稳定时间分别为2ms（电流）和100μs（电压）。 在地址分配上，模拟量输入通道地址以偶数字节开始，如AIW0、AIW2、AIW4等，输出通道如AQW0、AQW2、AQW4等。每个扩展模块至少占用两个通道，因此多个模块使用时需注意地址连续性。例如，EM235模块的第一个输出地址为AQW0和AQW2，第二个模块的输出地址应从AQW4开始。 此外，S7-200系统块允许用户启用模拟量滤波功能，这对于消除噪声和提高控制稳定性至关重要。滤波可以平滑模拟信号，确保控制系统的精确性和可靠性。 基于PLC的模拟量采集和闭环控制系统在实际应用中涉及到了模拟信号的采集、转换、地址分配和滤波等多个环节，这些知识点对于理解和设计此类系统至关重要。