模擬量傳感器與plc接線分析
一、模擬量傳感器線制
現(xiàn)大多數(shù)傳感而器都向兩線制發(fā)展，且在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信（比如用HART協(xié)議），四線制的多用于功率大的。傳輸?shù)木嚯x大和防爆等場(chǎng)合,就最好用無(wú)源的兩線制傳感器。
兩線制是指現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導(dǎo)線，這兩根線既是電源線，又是信號(hào)線。兩線制與三線制 (一根正電源線，兩根信號(hào)線,其中一根共GND)和四線制(兩根正負(fù)電源線，兩根信號(hào)線)相比，兩線制的優(yōu)點(diǎn)是：
1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細(xì)的導(dǎo)線；可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用；
2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；兩線制與三線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。
3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對(duì)于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差，因此，可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn)；
4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異，實(shí)現(xiàn)分散采集，分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制。
5、將4mA用于零電平，使判斷開(kāi)路與短路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。
6,在兩線輸出口非常容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三線制和四線制變送器均不具上述優(yōu)點(diǎn)即將被兩線制變送器所取代，從國(guó)外的行業(yè)動(dòng)態(tài)及變送器芯片供求量即可略知一斑，電流變送器在使用時(shí)要安裝在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上，而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控室里，兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠(yuǎn)。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境較為惡劣，強(qiáng)電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生各種電磁干擾，雷電感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)浪涌脈沖，在這種情況下，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中遇到的一個(gè)棘手問(wèn)題就是如何在惡劣環(huán)境下遠(yuǎn)距離可靠地傳送微小信號(hào)。兩線制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)問(wèn)題得到了較好地解決。我們以DH4-20變送模塊為核心設(shè)計(jì)了小型、價(jià)廉的穿孔型兩線制電流變送器。它具有低失調(diào)電壓(＜30 μV)、低電壓漂移(＜0.7μV/C°)、超低非線性度(＜0.01%)的特點(diǎn)。它把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)力線的電流隔離轉(zhuǎn)換成4～20 mA的按線性比例變化的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，然后通過(guò)一對(duì)雙絞線送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入接口上，雙絞線同時(shí)也將位于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24V工作電源送到電流變送器中。測(cè)量信號(hào)和電源在雙絞線上同時(shí)傳送，既省去了昂貴的傳輸電纜，而且信號(hào)是以電流的形式傳輸，抗干擾能力得到極大的加強(qiáng)。
二、模擬量傳感器與PLC模擬量模塊的接線
4線制測(cè)量傳感器具有一個(gè)獨(dú)立的供電電源和兩根分別連接模擬模塊的M+和M-端的測(cè)量電纜。因此它們也稱(chēng)為有源測(cè)量傳感器。
2線制測(cè)量傳感器也稱(chēng)為無(wú)源測(cè)量傳感器，因?yàn)樗鼈円话阃ㄟ^(guò)模擬量模塊或外接電源供電。例如在PLC Analog bbbbb card 7KF02中要設(shè)置它的測(cè)量范圍，有A.B.C.D四種,A,B是測(cè)量電壓信號(hào)的,C.D是測(cè)量電流信號(hào)的.其中,電流信號(hào)測(cè)量C是四線制的,D的兩線制的,我們從表面上不能以為接在設(shè)備上有兩根線就認(rèn)為是兩線制,有四根線就認(rèn)為是四線制,這樣往往不準(zhǔn)確.最好的方法是,萬(wàn)用表測(cè)量.1.只有兩根信號(hào)線的判別:拆下接入PLC卡的線,用電流檔測(cè)量線的兩端是否有電流信號(hào),如果有電流信號(hào),則說(shuō)明是四線制,如果沒(méi)有任何顯示,則說(shuō)明是兩線制;
2.如果接入PLC卡是四根信號(hào)線,那就一定是四線制;難區(qū)別的主要還是只有兩根信號(hào)線時(shí),比較容易出錯(cuò),所以我的第一條很重要。兩線制是PLC提供24VDC的電源供儀表使用，即電源和電流信號(hào)共用兩根線。四線制指儀表需要單獨(dú)供電（兩根線），電流信號(hào)又是兩根線，加起來(lái)一共四根線。 線制指PLC提供儀表的電源且電源和電流信號(hào)共用兩根線供儀表使用，四線制指儀表單獨(dú)供電，電源兩根線，電流信號(hào)又是兩根線。說(shuō)的是有源和無(wú)源概念.
兩線制的傳感器也可以有幾種同模塊的連接方法：
1，硬件組態(tài)和量程卡都設(shè)定為四線制傳感器：具體接法：24v電源 的正端接傳感器的正端，傳感器的負(fù)端接模板的正端，模板的負(fù)端接24V 負(fù)端。
2，如果是6ES7 331-7KF02-0AB0，它有直接給兩線制傳感器供電的功能，接兩線制電流信號(hào)只需把量程卡選擇D方向 ， 在硬件配置中選擇2DMU，以第一個(gè)通道為例，傳感器的正端接模板2端子（M0＋），負(fù)端接模板3端子（M0－）即可。 此時(shí)模板對(duì)變送器供電。
現(xiàn)大多數(shù)傳感而器都向兩線制發(fā)展，且在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信（比如用HART協(xié)議），四線制的多用于功率大的。傳輸?shù)木嚯x大和防爆等場(chǎng)合,就最好用無(wú)源的兩線制傳感器。
兩線制是指現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導(dǎo)線，這兩根線既是電源線，又是信號(hào)線。兩線制與三線制 (一根正電源線，兩根信號(hào)線,其中一根共GND)和四線制(兩根正負(fù)電源線，兩根信號(hào)線)相比，兩線制的優(yōu)點(diǎn)是：
1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細(xì)的導(dǎo)線；可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用；
2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；兩線制與三線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。
3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對(duì)于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差，因此，可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn)；
4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異，實(shí)現(xiàn)分散采集，分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制。
5、將4mA用于零電平，使判斷開(kāi)路與短路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。
6,在兩線輸出口非常容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三線制和四線制變送器均不具上述優(yōu)點(diǎn)即將被兩線制變送器所取代，從國(guó)外的行業(yè)動(dòng)態(tài)及變送器芯片供求量即可略知一斑，電流變送器在使用時(shí)要安裝在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上，而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控室里，兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠(yuǎn)。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境較為惡劣，強(qiáng)電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生各種電磁干擾，雷電感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)浪涌脈沖，在這種情況下，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中遇到的一個(gè)棘手問(wèn)題就是如何在惡劣環(huán)境下遠(yuǎn)距離可靠地傳送微小信號(hào)。兩線制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)問(wèn)題得到了較好地解決。我們以DH4-20變送模塊為核心設(shè)計(jì)了小型、價(jià)廉的穿孔型兩線制電流變送器。它具有低失調(diào)電壓(＜30 μV)、低電壓漂移(＜0.7μV/C°)、超低非線性度(＜0.01%)的特點(diǎn)。它把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)力線的電流隔離轉(zhuǎn)換成4～20 mA的按線性比例變化的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，然后通過(guò)一對(duì)雙絞線送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入接口上，雙絞線同時(shí)也將位于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24V工作電源送到電流變送器中。測(cè)量信號(hào)和電源在雙絞線上同時(shí)傳送，既省去了昂貴的傳輸電纜，而且信號(hào)是以電流的形式傳輸，抗干擾能力得到極大的加強(qiáng)。
二、模擬量傳感器與PLC模擬量模塊的接線
4線制測(cè)量傳感器具有一個(gè)獨(dú)立的供電電源和兩根分別連接模擬模塊的M+和M-端的測(cè)量電纜。因此它們也稱(chēng)為有源測(cè)量傳感器。
2線制測(cè)量傳感器也稱(chēng)為無(wú)源測(cè)量傳感器，因?yàn)樗鼈円话阃ㄟ^(guò)模擬量模塊或外接電源供電。例如在PLC Analog bbbbb card 7KF02中要設(shè)置它的測(cè)量范圍，有A.B.C.D四種,A,B是測(cè)量電壓信號(hào)的,C.D是測(cè)量電流信號(hào)的.其中,電流信號(hào)測(cè)量C是四線制的,D的兩線制的,我們從表面上不能以為接在設(shè)備上有兩根線就認(rèn)為是兩線制,有四根線就認(rèn)為是四線制,這樣往往不準(zhǔn)確.最好的方法是,萬(wàn)用表測(cè)量.1.只有兩根信號(hào)線的判別:拆下接入PLC卡的線,用電流檔測(cè)量線的兩端是否有電流信號(hào),如果有電流信號(hào),則說(shuō)明是四線制,如果沒(méi)有任何顯示,則說(shuō)明是兩線制;
2.如果接入PLC卡是四根信號(hào)線,那就一定是四線制;難區(qū)別的主要還是只有兩根信號(hào)線時(shí),比較容易出錯(cuò),所以我的第一條很重要。兩線制是PLC提供24VDC的電源供儀表使用，即電源和電流信號(hào)共用兩根線。四線制指儀表需要單獨(dú)供電（兩根線），電流信號(hào)又是兩根線，加起來(lái)一共四根線。 線制指PLC提供儀表的電源且電源和電流信號(hào)共用兩根線供儀表使用，四線制指儀表單獨(dú)供電，電源兩根線，電流信號(hào)又是兩根線。說(shuō)的是有源和無(wú)源概念.
兩線制的傳感器也可以有幾種同模塊的連接方法：
1，硬件組態(tài)和量程卡都設(shè)定為四線制傳感器：具體接法：24v電源 的正端接傳感器的正端，傳感器的負(fù)端接模板的正端，模板的負(fù)端接24V 負(fù)端。
2，如果是6ES7 331-7KF02-0AB0，它有直接給兩線制傳感器供電的功能，接兩線制電流信號(hào)只需把量程卡選擇D方向 ， 在硬件配置中選擇2DMU，以第一個(gè)通道為例，傳感器的正端接模板2端子（M0＋），負(fù)端接模板3端子（M0－）即可。 此時(shí)模板對(duì)變送器供電。
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