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C200H系列PLC模拟量I/O模块MAD01的使用研究
[正文]:1 引言可编程控制器(简称plc)是以计算机技术为核心的通用自动控制装置。
它将传统的继电器控制系统与计算机技术相结合，以其特有的功能强大、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧等优点，在工业生产的过程控制中得到了广泛的应用。
在以plc为控制器的工业过程控制系统中，除了大量的逻辑控制和顺序控制，还要对许多连续变化的模拟量信号进行控制，如常见的温度控制、压力控制、流量控制等等。
要将这些连续变化的物理量变换成计算机能接受的数字量信号，就必须首先经过传感变送器将物理量转变成电压或电流信号，再经过plc的a/d转换模块变成数字信号送plc微处理器，而微处理器输出的数字信号也必须经过plc的d/a转换模块变成电压或电流信号来作为驱动信号输出。
本文介绍的omron-plc模拟量i/o模块mad01，具有二路a/d输入和二路d/a输出。
下面主要说明其使用方法。
2 模拟量i/o模块mad01的接线方式mad01模拟量i/o模块具有二路a/d输入和二路d/a输出，其端子表如图1所示:
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模拟量输入信号通过屏蔽双绞线输入到每个通道。
如果输入的是电压信号，则将信号两端接到通道的电压输入(+)和(-)端，如果输入的是电流信号，那么须将通道的电流输入(+)与电压输入(+)端短接，然后再将电流信号接到电压输入的(+)和(-)端。
模拟量输出信号一般也通过屏蔽的双绞线将信号输出。
如果采用电压输出，则将双绞线接到通道电压输出的(+)、(-)端，如果采用电流输出，则将双绞线接到通道电流输出的(+)、(-)端，其中电压电流输出的(-)端是合一的。
3 输入输出对应关系3.1 a/d转换的输入/输出关系mad01的a/d模拟输入信号可以是电压信号(1~5v，0~10v，-10~10v)，也可以是电流信号(4~20ma)，其模拟输入量与数字量之间的对应关系如图2所示: 3.2 d/a转换的输入/输出关系mad01的d/a输出信号也可以设置为电压信号(1~5v，0~10v，-10~10v)或电流信号(4~20ma)，共4种方式，数字量与模拟输出量的对应关系如图3所示: 4 mad01模块的参数设置omron-plc的cpu和模拟i/o模块交换数据是通过存储器的ir(内部继电器)区和dm(数据存储器)区进行的，一个mad01模块占用ir区和dm区的哪一组地址由模块上的一个旋转开关设置。
旋转开关分为16档(0~f)，若控制系统中使用多个模拟i/o模块，注意开关位置不可重复，否则会出现i/o单元重叠错误。
4.1 ir区域分配及参数设置每个模拟量i/o模块根据模块上旋转开关的位置在cpu工作区有对应的单元号(0~f)和ir字地址,一个模拟i/o模块占用10个字的工作区(irn~irn+9)。
当单元号为0~9时，n=100+10×单元号，当单元号为a~f时，n=400+10×(单元号-10)。
正常模式的ir字和位的分配及参数设置如下:irn:位5，输入2的峰值保持功能，“0”表示不使用，“1”表示使用。
位4，输入1的峰值保持功能，“0”表示不使用，“1”表示使用。
位1，输出转换2使能，“0”表示停止，“1”表示开始。
位0，输出转换1使能，“0”表示停止，“1”表示开始。
ir(n+1):输出1的设定数据格式，16位二进制。
ir(n+2):输出2的设定数据格式，16位二进制。
ir(n+3)，ir(n+4):未使用。
ir(n+5):模拟输入1的转换结果，16位二进制。
ir(n+6):模拟输入2的转换结果，16位二进制。
ir(n+7)，ir(n+8):未使用。
ir(n+9):位15~8，两位16进制错误码，“00”表示无错误。
位5，输入2断线检测，“0”表示连接，“1”表示断线(只适用输入信号为1~5v或4~20ma时，下同)。
位4，输入1断线检测，“0”表示连接。
位1，输出2设定错误，“0”表示无。
位0，输出1设定错误，“0”表示无。
4.2 dm区域分配及参数设置模拟量i/o模块dm区域字地址也由其单元号确定，每个i/o单元占用14个字的固定数据区域(dmm~dm(m+13))，m=1000+100×单元号。
dm区域字及位的分配及参数设置如下:dmm:位11~10，回路2的比例变换。
“00”表示不使用，“01”表示使用正梯度变换，“10”或者“11”表示使用负梯度变换。
位9~8，回路1的比例变换(数值及表示的意义同位11~10)。
位5，指定使用输入2。
“0”表示不使用。
位4，指定使用输入1。
“0”表示不使用。
位1，指定使用输出2。
“0”表示不使用。
位0，指定使用输出1。
“0”表示不使用。
dm(m+1):位11~10，输入2的信号范围设置。
“00”表示-10~+10v，“01”表示0~10v，“10”或者“11”表示1~5v/4~20ma。
位9~8，输入1的信号范围设置(意义同上)。
位3~2，输出2的信号范围设置(意义同上)。
位1~0，输出1的信号范围设置(意义同上)。
dm(m+2):位7~0，输出1在转换停止时输出状态设置。
“00”表示清除，“01”表示保持，“02”表示最大值。
dm(m+3):位7~0，输出2在转换停止时输出状态设置(数值及表示的意义同上)。
dm(m+4)，dm(m+5):未使用。
dm(m+6):输入1的平均值处理方式设置。
0000表示不进行平均值处理;0001表示用2个缓冲器的平均值处理;0002表示用4个缓冲器的平均值处理;0003表示用8个缓冲器的平均值处理;0004表示用16个缓冲器的平均值处理。
dm(m+7):输入2的平均值处理方式设置(数值及表示的意义同上)。
dm(m+8)，dm(m+9):未使用。
dm(m+10):回路1变换的比例系数a(bcd码，范围0~9999)。
dm(m+11):回路1变换的偏移量b(16位二进制数)。
dm(m+12):回路2变换的比例系数a(bcd码，范围0~9999)。
dm(m+13):回路2变换的偏移量b(16位二进制数)。
4.3 比例变换功能mad01模拟量i/o模块为用户提供了模拟输入/输出变换功能。
该功能是在模块内部完成的。
变换分为正梯度变换和负梯度变换，由dm区域dm(m)字中设置。
l 正梯度变换的模拟输入/输出关系公式为:模拟输出=a×模拟输入＋b其中:a:比例系数0~99.99(bcd码)b:偏移量8000~7fff(16位二进制)l 负梯度变换的模拟输入/输出关系公式为:模拟输出=f－a×模拟输入＋b其中:f:输出最大值a:比例系数0~99.99(bcd码)b:偏移量8000~7fff(16位二进制)回路变换常数a、b在dm区域dm(m+10)到dm(m+13)中设置，其中:dm(m+10):回路1输入常数a;dm(m+11):回路1输入常数b;dm(m+12):回路2输入常数a;dm(m+10):回路2输入常数b。
5 应用举例将0~10v模拟电压通过a/d转换输入1，转变为数字量存放在dm0001单元，再经过d/a转换输出1输出4~20ma电流信号。
mad01上的旋转开关位置是0，所以单元号是0#。
由于mad01单元号是0#，所以先向dm1000单元写入0011，表示输入1和输出1同时工作，再向dm1001单元写入0110，表示输入1信号范围为0~10v，输出1信号范围为4~20ma。
a/d及d/a转换的梯形图如图4。
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