PLC模拟量读取电路的设计范文

《自动化应用杂志》2015年第三期

1实现方法

系统结构可多样化变换，模拟量模块可以实现普通PLC通过高速计数IO读取模拟量，充分利用现有系统资源，提高老旧型号PLC的利用率，实现低成本系统扩展升级。系统采用一种通用形式，实现具有高速计数IO的PLC模拟量读取功能。模块采用LPC1114作为核心处理器，系统读取模拟量后按照读取的模拟量数值转换为一定频率的PWM波形输出，具有高速计数IO的PLC读取波形的频率后通过转换，实现模拟量信号的读取，通过PLC高速IO实现了模拟量采集，提高原系统的可扩展性。

模拟量模块以LPC1114作为核心处理器，通过单片机实时采集模拟量信号并在内部进行必要的软件滤波计算，通过控制光耦输出特定频率的PWM脉冲，PLC通过读取脉冲信号实现读取模拟量数值。为了尽量多地兼容不同型号PLC，模块采用双路PWM波形组合输出，尽量降低每路输出PWM的频率，同时实现高精度数值的输出。工业控制中常用的AD采样精度为12bit，而PLC的高速IO的频率上限普遍可以达到50kHz以上。12bit转换为十进制最大数值为4096，由于千位和百位的权重最高，故以第一路PWM频率表示此4位十进制数的千位，以第二路PWM频率表示此4位十进制数的剩余的3位。以输出4096为例，第一路PWM，以1∶1000的比例输出频率，故数值4转化为4000Hz输出；第二路PWM，以1∶100的比例输出频率，故数值096转换为9600Hz输出。

如果PLC以100ms时间间隔计时，则第一路高速IO将采集到400个脉冲，而第二路高速IO将采集到960个脉冲。当一台PLC使用模拟量模块通过高速IO读取4~20mA电流信号时，需要读取模拟量的PLC的高速IO输入端子与模拟量模块的IO输出端子直接连接，PLC输出端子与模拟量模块的IO输入端子直接连接，传感器的电流信号直接接入模拟量模块的模拟量输入端子，采集电流信号时需要短接输入端子的V+与I+，信号的正极与V+相连，负极与VI-相连。当一台PLC使用模拟量模块通过高速IO读取0~5V电压信号时，将读取模拟量的PLC的输入端子与模拟量模块的IO输出端子直接连接，PLC输出端子与模拟量模块的IO输入端子直接连接，传感器的电压信号直接与模拟量模块的模拟量输入端子相连，采集电压信号时直接与V+端子连接，信号的GND与VI-端子相连。模拟量模块以ARMCM0核心处理器LPC1114作为控制单元，通过AD采样单元实时滤波采集模拟量输入端子接入的传感器信号，并对采集到的模拟量信号进行软件滤波计算，得出实时数据。

同时IO采集模块采集PLC输出端子所给出的数据更新信号，核心处理器LPC1114控制单元根据PLC给出的更新信号，在IO输出端子上刷新输出特定频率的PWM波形。模拟量模块PWM1、PWM2两路输出脉冲信号控制两组光耦实现光电隔离输出，第一组输出正电平，第二组输出负电平，输出模式切换开关控制源型、漏型输出切换，以兼容不同输入类型的PLC输入电平要求。

2结语

系统结构设计合理，结构可多样化变换，模拟量模块可以实现普通PLC可通过高速计数IO读取模拟量，提高老旧型号PLC的利用率，充分利用现有系统资源，实现低成本系统扩展升级。

作者：雷伟敏单位：丽水学院工程与设计学院