PLC基礎(chǔ)知識：什么是開關(guān)量和模擬量

大家都知道PLC可以處理的輸入輸出量主要分為開關(guān)量，模擬量和數(shù)字通訊量，其中開關(guān)量和模擬量是我們在初期學(xué)習(xí)PLC的過程中，使用最多的兩種輸入輸出方式。那到底什么是開關(guān)量什么是模擬量呢?對于有些基礎(chǔ)的朋友來說不算問題了，但對于剛接觸PLC的小白來說，這是個必須弄清楚的問題。因為它是PLC學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，也是電氣控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)。所以對于基礎(chǔ)的東西還是有必要多啰嗦幾句的，下面的內(nèi)容適用于剛?cè)腴T的PLC小白，如果你已經(jīng)是高手可以略過了。先來說一下最簡單的開關(guān)量，如圖1。

圖1，其實只要看到圖1不用我說你也能看明白什么是開關(guān)量了，圖中畫的的是一個電接點壓力表，這種壓力表在許多設(shè)備上也經(jīng)常見到，它就是一個典型的能輸出開關(guān)量信號的器件。原理就是壓力高時C和B兩個觸點閉合接通，輸出壓力高信號，壓力低時C和A兩個觸點閉合接通輸出壓力低信號。

有了這樣的信號就實現(xiàn)把就地的壓力信號，遠傳到遠處的電氣控制柜去參與自動遠程控制了，其中C和B是一個開關(guān)量，C和A也是一個開關(guān)量。所以一個開關(guān)觸點就是一個開關(guān)量，它的特性是同一時刻要么接通要么斷開。接通就是1，代表有有信號，斷開就是0，代表沒有信號。這就是所謂的開關(guān)量信號。細心的讀者這時會發(fā)現(xiàn)，這樣的電接點壓力表雖然能把就地的壓力信號遠傳到遠處，但它傳輸?shù)闹皇怯袎毫蜎]壓力這樣的有和無的信號，那如果我們想知道就地的實時壓力值到底是多少該怎么辦呢?接下來看完下面模擬量的介紹你就會有辦法了。

看圖2，在圖2中最左邊的器件叫壓力變送器，如果我們想要在遠方知道就地的壓力數(shù)值就全靠它了。它是怎么做到的呢?看圖2的中間，其實壓力變送器它里面就是一塊電路板，電路板連接著一個壓力傳感器F。它的工作原理就是壓力傳感器F實時檢測管道壓力，把檢測到的壓力再傳到電路板的C，檢測信號進入電路板后，通過電路板的轉(zhuǎn)換與計算，把這個壓力信號轉(zhuǎn)換成一個電流信號由A和B這兩個點輸出。圖2最右邊就是這個轉(zhuǎn)換的示意圖，我們看到它可以把一個0-10kpa的壓力信號轉(zhuǎn)換成一個4-20mA的電流信號，由A和B這兩個點輸出。

這時我們就說A和B這兩個點輸出的就是一個模擬量信號。這個模擬量電信號可以是4-20mA的電流信號，也可以是0-10V的電壓信號。模擬量信號的特點是它的值是在一個數(shù)值范圍內(nèi)連續(xù)可變的。這就是所說的模擬量信號。下面看一下模擬量信號是怎么把壓力信號遠傳輸出的。

圖3，假設(shè)我們管道上安裝的是一塊量程為0-10kpa的壓力變送器，我們讓一個電源的正極接壓力變送器的B點，負極串聯(lián)一塊萬用表到壓力變送器的A點，并將萬用表打到電流檔。然后我們先看圖3的左面，當壓力變送器C點的壓力是5kpa時，萬用表的的電流讀數(shù)是12mA。正好是4-20mA的電流信號的中間值，而5kpa也正好是0-10kpa壓力值的中間值。再看圖3右邊，當壓力變送器C點的壓力是10kpa時，萬用表的的電流讀數(shù)正好是20mA。這樣0-10kpa壓力值就對應(yīng)了4-20mA的電流信號值，我們只要在遠方通過一個接收設(shè)備把這個4-20mA的電流信號值提取出來，再通過一定的計算，就能知道就地的壓力值是多少了。這個接收設(shè)備可以是PLC也可以是數(shù)顯儀表等。

這里再說一下，為什么要把壓力信號轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號，而不是0-20mA的電流信號或0-10V的電壓信號。因為1，0-10V的電壓信號容易受到外界的電磁干擾，特別是電纜長度很長時干擾更明顯。2，用0-20mA的電流信號的話，就無法判斷在電流信號是0mA時，到底是電纜斷線引起的故障0mA，還是壓力本身就是0kpa而輸出的正常的0mA。所以現(xiàn)在市場中的壓力變送器絕大多數(shù)都是使用4-20mA的模擬量電流信號。

圖4，就是一個通過西門子s7-200 PLC讀取壓力變送器壓力值的接線圖例，這是一種最基本的使用方法，左邊是開關(guān)量的，右邊是模擬量的，不同的信號類型要接到PLC不同輸入端。下節(jié)講一下壓力變送器的4-20mA模擬量信號進入西門子s7-200 PLC后，PLC是怎樣通過程序把模擬量電流信號轉(zhuǎn)換成實際壓力值的。