电气与自动化工程学院PLC控制技术理论与实践课程研究型学习技术报告项目名称：基于PLC-300的模拟量采集与处理学生姓名：学号：项目序号：实验七专业：提交时间：2014.9.28 指导老师：目录一、项目概述 (1)1.1项目任务 (1)1.2 总体方案 (1)1.3工作流程图 (2)1.4项目分组 (2)二、硬件设计 (3)2.1输入输出点数分析 (3)2.1.1输入点数： (3)2.1.2输出点数： (3)2.2 I/O地址分配 (3)2.3外部硬件接线图 (4)2.4硬件组态 (4)三、程序设计 (5)四、程序代码 (7)五、运行结果 (10)5.1程序运行结果记载表 (10)5.2程序运行结果效果图 (10)六、讨论 (11)6.1遇到的问题及改进方法 (11)6.2体会及收获 (11)七、参考文献 (11)一、项目概述1.1项目任务1、用模拟量输入模块3081400模拟温度测量变送器，假设当温度是0℃时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100℃时，对应电位器输出电压10V电压。
用PLC模拟量输入模块采集电位器电压，用编写FC块的方法采集温度数据，并进行标度变换，存储在共享DB中。
2、用模拟量输出模块308140098模拟电动执行器，电压为0V时，执行器开度为0%，电压为10V时执行器开度为100%。
用PLC模拟量输出模块控制执行器，用编写FC块的方法控制执行器。
1.2 总体方案本项目是通过模拟量输入模块3081400模拟温度测量变送器，通过旋钮电位器，改变测量值，并通过输入模块将测量的模拟量转换为数字量存放到AI的CH0通道，其地址为PIW288，然后将PIW288中保存的数字量，经过FC1的数模转换，将结果存放到DB1.DBD0中，并在触摸屏上显示出测量的温度值。
模拟量输出模块308140098模拟电动执行器，在上位机触摸屏上手动输入开度值，并将该值连接到DB1.DBW4中，通过FC2的模数转换得到数字量送给模拟量输出通道CH0，其地址为PQW288，最终通过模拟量输出模块将PQW288中的数字量转换为模拟量并在数字电压表上显示出来。
此外，对于触摸屏的使用，我们使用WinCC flexible进行触摸屏设置。
首先，对于画面的绘制及组态，我们添加了两个IO域分别用来显示温度和输入开度，并添加两个文本域，输入“温度”，“开度”作为IO域的标签。
画面如下图1-1所示：图1-1WinCC中的画面对于IO域连接的变量，我们直接使用了在PLC中定义的共享数据块中变量DB1.t和DB1.k其地址分别为DB1.DBD0和DB1.DBW4，并将其分别连接至温度IO域和开度IO域。
变量如下图1-2所示：图1-2 变量图此外，对于触摸屏与PLC数据的传送，我们使用了TCP/IP模式，注意传送时应写入触摸屏的地址。
1.3工作流程图对于模拟量的采集与处理工作流程图如下图所示：上位机触摸屏温度显示开度输入下位机PLC-300CPUDB1TCP/IP A/D转换器AID/A转换器AO+24v电位器COMPIW288电压显示数字电压表PQW288图1-3工作流程图1.4项目分组万莹：I/O分配、硬件组态、程序设计。
王慧：硬件接线、程序设计。
二、硬件设计2.1输入输出点数分析2.1.1输入点数：该项目由启动按钮来控制模拟量的采集与处理，由于着该信号为数字量输入信号，因而为该项目分配一个数字量输入点DI。
由于该项目需要采集一路模拟电压信号，因而为该项目分配一路模拟量输入AI。
因而为整个项目分配一个DI和一路AI。
2.1.2输出点数：由于该项目利用一路模拟量输出信号控制执行器产生相应的电压值，因而为该系统分配一路模拟量输出AO。
2.2 I/O地址分配1、本项目中的I/O地址分配如下表所示：表2-1模拟量采集与处理I/O地址分配输入设备输出设备序号名称代号地址序号名称代号地址1 启动开关S1 I0.0 1 电压表M1或M2 PQW2882 电位器10KΩPIW288 22、本项目对应的符号表如图2-1：图2-1 模拟量采集与处理的符号表2.3外部硬件接线图AVAV3082200130824001308640023081400830814009L1L2L3NPELNPE1L+2L+LNL N1L+2L+MM1L+2L+1L+2L+1L+2L+MMM1M2++--10kΩ+-CH0CH0AIAO图2-2 模拟量采集与处理的外部硬件接线图2.4硬件组态图2-3模拟量采集与处理硬件组态图三、程序设计在程序的设计上，我们使用了结构化的编程方式，我们编写了用来数模转换的FC1块和用来模数转换的FC2块以及用来存放变量的数据块DB1，并用OB1来调用FC1和FC2。
其功能块调用图如下图3-1所示：FC1OB1FC2图3-1块调用图1、FC1模数转换流程图，如图3-2：开始在变量声明表中定义一个数据类型为INT的输入参数in以及数据类型为REAL的输出参数out将变量in转化为DINT类型，并存储在MD100中，将MD100转换为REAL类型并存储在MD100中将MD100*100.0保存在MD100中，再将MD100除以27648.0存储到变量out中图3-2模拟量采集与处理程序FC1流程图2、FC2数模转换流程图，如图3-3：开始在变量声明表中定义一个数据类型为INT的输入参数in2以及数据类型为WORD的输出参数out2将变量in2转化为DINT类型，并存储在MD104中，将MD104转换为REAL类型并存储在MD104中将MD104*27648.0保存在MD104中，再将MD104除以100.0存储到变量MD104将MD104取整并保存到MD104中，利用MOVW将MW106保存到out2变量中。
图3-3模拟量采集与处理程序FC2流程图3、OB1利用启动信号I0.0来调用FC1和FC2，如图3-4：注意：I0.0为自锁按钮图3-4模拟量采集与处理程序OB1流程图四、程序代码FC1数模转换，如图4-1所示：用来将输入的整型数据（数字量）转换为实数类型后乘以100.0，除以27648.0得到对应的输出实数。
该实数为相应的输入数字量对应的输出范围为0~100的模拟量。
该模块中在变量声明区，定义了一个名为in的输入参数，其数据类型为Int；还定义了一个名为out的输出参数，其数据类型为Real。
图4-1FC1程序FC2模数转换，如图4-2所示：用来将输入的整型数据（范围为0~100的模拟量）转换为实数类型后乘以27648.0，除以100.0并取整后截取低字节并传给输出数字量参数。
该模块中定义了一个名为in2的输入参数，其数据类型为Int；还定义了一个名为out2的输出参数，其数据类型为Word。
图4-2 FC2DB1中定义了两个变量，一个为REAL数据类型的t变量，用来保存转换后的温度值。
另一个为INT数据类型k变量，用来存放用户输入的开度。
如图4-3图4-3 DB1OB1主程序中利用启动信号I0.0来调用FC1和FC2，如图4-4：其中，FC1将模拟量输入通道PIW288中采集的数据，经数模转换后得到的模拟温度数据保存在DB1.DBD0中。
FC2将DB1.DBW4中的开度模拟量，经过模数转换后，将对应的数字量保存在模拟量输出通道PQW288中。
图4-4 OB1Wincc中利用IO域绘制了一个显示模拟量温度的方框，并为其连接的变量为DB1.t其地址为DB1.DBD0。
如图4-5所示：图4-5利用IO域绘制了一个输入开度的方框，并为其连接的变量为DB1.k其地址为DB1.DBW4。
如图4-6所示：图4-6五、运行结果5.1程序运行结果记载表表5-1模拟量采集与处理程序运行结果记载表输入输出电压PIW 288 温度值执行器开度PQW 288 电压V 0V 0 0 0 0 0.02 4V 10496 38 40% 11059 46V 16384 59.3 60% 16589 68V 实验设备达不到此电压值 80% 22118 7.99 10V 100% 27648 9.995.2程序运行结果效果图此图为当输入电压为7V时，经PIW288采集此输入信号，并经过数模转换得到0~100范围的温度值，并显示到触摸屏中，此时触摸屏中的温度值69.4。
对于触摸屏中的开度框，将输入的整数0~100作为模拟量开度值，经过模数转换后得到的数据送给PQW288来驱动执行机构M2显示0~10V的电压。
图5-1模拟量采集与处理效果图六、讨论6.1遇到的问题及改进方法编写此程序的难点是，要弄明白对于采集到的模拟量输入数据的数据类型以及如何将采集到的数据转换成对应范围的电压值；还要弄清楚对于模拟量输出通道所接收的数据类型，以及如何将用户给定的数值转换为模拟量输出通道所接收的数据类型。
在编程中，对于模拟量输入模块，由于输入模块能够将采集到的模拟量信号转换为数字量并送给PLC的AI通道地址中，因而，编程中对于输入通道我们得到的是数字量数据，并使用了数模转换的方式，将其转换为对应的模拟量，并将其保存在共享数据块中。
对于模拟量输出通道，其通道地址中保存的数据也为数字量，但是输出通道能够将数字量转换为模拟量来驱动执行机构。
因而对于用户输入的数值（模拟值），我们采用模数转换，转换成相应的数字量，送给AO来执行。
6.2体会及收获此次模拟量采集与处理的实验项目，使我理解了模拟量输入和输出模块的工作原理，以及AI和AO地址中的数据均代表了数字量。
此外，我还懂得了如何向共享数据块中存储域读取数据。
另外，对于触摸屏的使用、PLC与触摸屏的通信、WinCC界面的绘制以及变量的连接我也有了进一步的理解。
七、参考文献[1]廖常初. 《S7-300/400PLC应用教程》. 机械工业出版社[2]胡健. 《S7-300/400PLC工程应用》.北京航空航天大学出版社。