模拟量输入模块

3.3.1　模拟量输入模块

模拟量输入模块有多种单极性和双极性直流电流、直流电压输入量程，如表3-6所示，量程可通过模块上的DIP设定开关进行设定。模拟量输入模块单极性信号全量程对应的数字量为0 ～ 32000，双极性信号全量程对应的数字量为−32000 ～+32000。电压输入时输入电阻大于等于10MΩ，电流输入（0 ～ 20mA）时输入电阻为250Ω，模拟输入信号经A/D转换后的12位有效数字按16位二进制格式存储，其数据存储格式如图3-12所示。最高位（MSB）为符号位，对于单极性输入信号符号位为“0”。对于双极性输入信号，若输入信号极性为负时，符号位为“1”；若输入信号极性为正时，符号位为“0”，11位数值采用补码形式表示。

图3-12　模拟输入数据字的格式

模拟输入扩展模块与现场仪表之间接线方式如图3-13所示。图3-13（a）为电流信号输入的接线示意图，图3-13（b）为电压信号输入的接线示意图。图3-13中电位器（Gain）为输入信号量程调整电位器，DIP设定开关（Configuration）为输入信号量程范围选择设定组合开关，通过七位DIP开关的组合，表3-8为EM231选择模拟量输入范围的开关表，SW1为单/双极性选择，SW2和SW3用于对输入信号量程范围的设定；表3-9为EM235模拟量输入扩展模块输入信号量程范围选择表，SW6为单/双极性选择开关，SW6为通（ON）表示选择单极性输入，SW6为断（OFF）表示选择双极性输入，SW1∼SW5的组合用于对输入信号量程范围的设定。

图3-13　模拟输入扩展模块与现场仪表之间接线示意图

表3-8　EM 231选择模拟量输入范围的开关表

表3-9　EM235选择模拟量输入范围的开关表

（续表）

在工程中，常用与实际温度、压力、流量等物理量相对应的数字量来表示检测值。如用0 ∼1000表示温度测量范围为0 ∼1000℃变送器检测结果，这种表示方式称为工程表示。在PLC中，要实现变送器输出信号的工程表示，需将模拟输入扩展模块输出的数值进行转换，在转换时应考虑变送器的输入/输出量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与A/D转换后的数值之间的比例关系。

【例3-1】电动机的线电压检测互感器的电压变比为10kV/100V，电流互感器的电流变比为1 000A/5A，功率变送器的额定输入电压为AC 100V和额定输入电流为5A，额定输出电压为±10VDC，模拟量输入模块将±10VDC输入信号转换为−32000 ∼+32000。设模拟量输入模块实际检测结果为数值为N，求以kW为单位的有功功率值的工程表示数值X。

解：根据互感器额定值计算的有功功率额定值为：

在设计功率变送器时已经考虑功率因数对功率计算的影响，在上面公式计算中按功率因数为1来处理。则有：

【例3-2】采用差压变送器测量锅炉汽泡水位的测量，水位从−100cm变化到+100cm对应的差压变送器输出从4mA变化到20mA，模拟量扩展输入模块的量程为0mA ∼ 20mA，设模拟量扩展输入模块输出的实时数值为N，试求以mm为单位的水位信号的工程表示数值H。

解：由于模拟量扩展输入模块的量程为0mA～20mA，因此差压变送器输出为4mA∼20mA对应的数值为6400∼32000，即数值6400对应水位为−1000mm，数值32000对应水位为+1000mm。根据变送器输入/输出特性关系，得比例关系如下：