1.1.5 模拟量扩展模块

1.PLC对模拟量的处理

在工业控制中，某些输入量（例如压力、温度、流量、转速等）是模拟量，某些执行机构（例如电动调节阀和变频器等）要求PLC输出模拟量信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电流或电压，例如4～20mA、1～5V和0～10V，模拟量输入模块的A-D转换器将它们转换成数字量。带正负号的电流或电压在A-D转换后用二进制补码表示。有的模拟量输入模块直接将温度传感器提供的信号转换为温度值。

模拟量输出模块的D-A转换器将PLC中的数字量转换为模拟量电压或电流，再去控制执行机构。

A-D转换器和D-A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率，位数越多，分辨率越高。模拟量输入/输出模块的另一个重要指标是转换时间。

S7-200 SMART的模拟量扩展模块见表1-6。

表1-6 模拟量扩展模块

2.模拟量输入模块

模拟量输入模块有4种量程（0～20mA、±10V、±5V和±2.5V），2点为一组。

电压模式的分辨率为12位+符号位，电流模式的分辨率为12位。单极性满量程输入范围对应的数字量输出范围为0～27648。双极性满量程输入范围对应的数字量输出范围为-27648～+27648。25℃和-20～60℃时电压模式的精度分别为满量程的±0.1%和±0.2%，电流模式的精度分别为满量程的±0.2%和±0.3%。EM AE08电压输入时输入阻抗≥9MΩ，电流输入时输入阻抗为250Ω。

3.将模拟量输入模块的数字量输出值转换为实际的物理量

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转换后的数字值之间的比例关系。

【例1-1】 量程为0～10MPa的压力变送器的输出信号为DC 4～20mA，模拟量输入模块将0～20mA转换为0～27648的数字量，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。

解：4～20mA的模拟量对应于数字量5530～27648，即0～10000kPa对应于数字量5530～27648，压力的计算公式为

4.模拟量输出模块

模拟量输出模块EM AQ02和EM AQ04有±10V和0～20mA两种量程，对应的数字量分别为-27648～+27648和0～27648。电压输出和电流输出的分辨率分别为11位+符号位和11位。25℃和-20～60℃时的精度分别为满量程的±0.5%和±1.0%。电压输出时负载阻抗≥1kΩ；电流输出时负载阻抗≤500Ω。

5.模拟量输入/输出模块

模拟量输入/输出模块EM AQ03有2点模拟量输入和1点模拟量输出。EM AM06有4点模拟量输入和2点模拟量输出。

6.热电阻扩展模块与热电偶扩展模块

热电阻模块EM AR02和EM AR04分别有2点和4点输入，可以接多种热电阻。热电偶模块EM AT04有4点输入，可以接多种热电偶。它们的温度测量的分辨率为0.1℃/0.1°F，电阻测量的分辨率为15位+符号位。