PLC工业控制中的信号分析

2015-02-12赵建伟陕西国防工业职业技术学院机电工程系

同行 2015年6期

关键词：控制信号

★赵建伟（陕西国防工业职业技术学院机电工程系）

PLC工业控制中的信号分析

★赵建伟
（陕西国防工业职业技术学院机电工程系）

【摘要】本文分析了PLC控制中的信号种类及其特点，并给出了各类信号的应用场合，指明了各类信号的应用范围。

【关键词】PLC；信号；控制

一、模拟量信号

许多来自现场的检测信号都是模拟信号，如液压、压力、温度、位置、PH值、电压、电流等，通常都将现场待检测的物理量通过传感器转换为电压或电流信号；许多执行装置所需要的控制信号也是模拟量，如调节阀、电动机、电力电子的功率器件等的控制信号。

模拟信号是指随时间连续变化的信号，这些信号在规定的一段连续时间内，其幅值为连续值，即从一个量变到下一个量时中间没有间断。

模拟信号有两种类型：一种是由各种传感器获得的低电平信号；另一种是由仪器、变送器输出4-20mA的电流信号或1-5V的电压信号。这些模拟信号经过菜样和A/D装换输入后，常常要进行数据正确判断、标度变换、线性化等处理。

模拟信号非常利于传送。但他对于干扰信号很敏感，容易使传送送中的信号的幅值或相位发生畸变。因此，有事还要对模拟信号进行零漂修正、数字滤波等处理。

模拟信号的常用规格如述。

（一）1-5V电压信号

次信号规格有时称为DDZ-III型仪表电压信号规格。1-5V电压信号规格通常用于计算机控制系统的过程通道。工程的量程的变化范围与4V的电压变化范围相对应。过程通道也可输出1-5V电压信号，用于控制执行机构。

（二）4-20mA电流信号

4-20mA电流信号通常用于过程通道和变送器之间的传输信号。工程量或变送器的量程下限值对应的电流信号为4mA，量程上线对应的电流信号为20mA，整个工程量的变化范围与16mA的电流变化范围相对应。过程通道也可以输出4-20mA电流信号，用于控制执行机构。有的传感器的输出信号是毫伏级的电压信号，如K分度热电偶在1000℃是输出信号为41.296mV。这写信号要经过变送器装换成标准信号再送给过程通道。热电阻传感器的输出信号时电阻值，一般要经过变送器转换为标准信号，再送到过程通道。对于采用4-20mA电流信号的系统，只需采用250电阻就看可以将其变换为1-5V直流电压信号。

有必要说的是，以上两种标准不包括零值再内，这是为了避免和断电或断线的情况混烯，使信息的传送更为确切。这样也同时吧晶体管器件的起始非线性段避开了，使信号值与被测参数的大小更接近线性关系，所以受到国际的推荐和普遍采用。

当控制系统输出模拟信号需要传送的距离时，一般采用电流信号而不是电压信号，因为电流信号在一个回路中不会衰减，因而抗干扰能力比电压信号强；当控制系统输出模拟信号需要传送给多个仪器仪表或控制对象时，一般采用直流电压信号而不是直流电流信号。

二、开关量信号

有许多的现场设备往往只应对两种状态，例如。按钮、行程开关的闭合和断开、电机的启动和停止、指示灯的亮和灭、仪器仪表的BCD码、继电器或接触器的释放和吸合、晶闸管的通和断、阀门的打开和关闭等，可以用开关输出信号区控制或对开关输出信号进行检测。

开关信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。在二进制系统中，数字信号时由有限字长的数字组成，其中每位数值不是0就是1。数值信号的特点是，他只带表某个瞬间的量值，是不连续的信号。开关信号的处理主要是检测开关器件的状态变化。

开关量信号反映了生产过程、设备运行的现行状态、逻辑关系和动作顺序。列如，行程开关可以指示出某个部件是否达到指定的位置，如果已经到位，则行程开关接通，并向工控系统输入1个开关量信号；又如工控系统欲输出报警信号，则可以输出1个开关量信号，通过继电器或接触器报警接触设备，发出声光报警。如果开关量信息的幅值为TTL/cmos电平，有时又将一组开关量信号称之为数字量信号。

开关量输出信号有触电输入和电平输入两种方式。触电又有动合和动断之分，其逻辑关系正好相反，犹如数字电路中的正逻辑和负逻辑。工控机系统实际上是按电平进行逻辑运算和处理的，因此工控机系统必须为输入系统提供电源，将触电输入转换为电平输入。开关量输出信号也有触电输出和电平输出两种方式。输出触电也有动合动断之分。

数字信号输入计算机后，常常要进行码制转换的处理，如BCD码转换为ASCII码，以便显示数字信号。

对于开关量输出信号，可以分为两种形式:一种是电压输出，一种是继电器输出。电压输出一般是通过晶体管的通断来直接对外部提供电压信号的。电压输出方式的速度比较快且外部接线简单，但带负载能力比较弱；继电器输出方式则相反。对于电压输出，又可分为直流电压和交流电压，相应的电压幅值可以有5V/12V/24V和4V8等