PLC和接线 开关量和模拟量

大家都知道PLC可以处理的输入输出量主要分为开关量，模拟量和数字通讯量，其中开关量和模拟量是我们在初期学习PLC的过程中，使用最多的两种输入输出方式。那到底什么是开关量什么是模拟量呢？对于有些基础的朋友来说不算问题了，但对于刚接触PLC的小白来说，这是个必须弄清楚的问题。因为它是PLC学习的基础中的基础，也是电气控制领域的基础。所以对于基础的东西还是有必要多啰嗦几句的，下面的内容适用于刚入门的PLC小白，如果你已经是高手可以略过了。先来说一下最简单的开关量，如图1。

图1，其实只要看到图1不用我说你也能看明白什么是开关量了，图中画的的是一个电接点压力表，这种压力表在许多设备上也经常见到，它就是一个典型的能输出开关量信号的器件。原理就是压力高时C和B两个触点闭合接通，输出压力高信号，压力低时C和A两个触点闭合接通输出压力低信号。
       有了这样的信号就实现把就地的压力信号，远传到远处的电气控制柜去参与自动远程控制了，其中C和B是一个开关量，C和A也是一个开关量。所以一个开关触点就是一个开关量，它的特性是同一时刻要么接通要么断开。接通就是1，代表有有信号，断开就是0，代表没有信号。这就是所谓的开关量信号。细心的读者这时会发现，这样的电接点压力表虽然能把就地的压力信号远传到远处，但它传输的只是有压力和没压力这样的有和无的信号，那如果我们想知道就地的实时压力值到底是多少该怎么办呢？接下来看完下面模拟量的介绍你就会有办法了。

看图2，在图2中最左边的器件叫压力变送器，如果我们想要在远方知道就地的压力数值就全靠它了。它是怎么做到的呢？看图2的中间，其实压力变送器它里面就是一块电路板，电路板连接着一个压力传感器F。它的工作原理就是压力传感器F实时检测管道压力，把检测到的压力再传到电路板的C，检测信号进入电路板后，通过电路板的转换与计算，把这个压力信号转换成一个电流信号由A和B这两个点输出。图2最右边就是这个转换的示意图，我们看到它可以把一个0-10kpa的压力信号转换成一个4-20mA的电流信号，由A和B这两个点输出。
       这时我们就说A和B这两个点输出的就是一个模拟量信号。这个模拟量电信号可以是4-20mA的电流信号，也可以是0-10V的电压信号。模拟量信号的特点是它的值是在一个数值范围内连续可变的。这就是所说的模拟量信号。下面看一下模拟量信号是怎么把压力信号远传输出的。

图3，假设我们管道上安装的是一块量程为0-10kpa的压力变送器，我们让一个电源的正极接压力变送器的B点，负极串联一块万用表到压力变送器的A点，并将万用表打到电流档。然后我们先看图3的左面，当压力变送器C点的压力是5kpa时，万用表的的电流读数是12mA。正好是4-20mA的电流信号的中间值，而5kpa也正好是0-10kpa压力值的中间值。再看图3右边，当压力变送器C点的压力是10kpa时，万用表的的电流读数正好是20mA。这样0-10kpa压力值就对应了4-20mA的电流信号值，我们只要在远方通过一个接收设备把这个4-20mA的电流信号值提取出来，再通过一定的计算，就能知道就地的压力值是多少了。这个接收设备可以是PLC也可以是数显仪表等。

这里再说一下，为什么要把压力信号转换成4-20mA的电流信号，而不是0-20mA的电流信号或0-10V的电压信号。因为1，0-10V的电压信号容易受到外界的电磁干扰，特别是电缆长度很长时干扰更明显。2，用0-20mA的电流信号的话，就无法判断在电流信号是0mA时，到底是电缆断线引起的故障0mA，还是压力本身就是0kpa而输出的正常的0mA。所以现在市场中的压力变送器绝大多数都是使用4-20mA的模拟量电流信号。

图4，就是一个通过西门子s7-200 PLC读取压力变送器压力值的接线图例，这是一种最基本的使用方法，左边是开关量的，右边是模拟量的，不同的信号类型要接到PLC不同输入端。下节讲一下压力变送器的4-20mA模拟量信号进入西门子s7-200 PLC后，PLC是怎样通过程序把模拟量电流信号转换成实际压力值的。