热电偶变送器输出同时连接二次仪表与PLC的方案设计与解析_热电偶_变送器

热电偶变送器输出同时连接二次仪表与PLC的方案设计与解析

2013/4/19 13:21:02

网上有一贴，原题为：热电偶之类的模拟量同时带动（连接仪表和PLC）的是否可以？有没有相互影响？）

答案是可以的，如设计合理，二次仪表与PLC相互之间应无影响。下面将介绍采用热电偶变送器与二次仪表及PLC的模拟量输入模块的连接电路设计、转换公式的推导及PLC编程。实现对被测温度的时时采集、显示。

选热电偶变送器SWP－TC-05，其测温范围：－100~+200度，对应输出为4~20ma。热电偶变送器与二次仪表的接线如下图：24V电源正极接变送器的V+输出点，变送器的V- 输出点接二次仪表的输入正，二次仪表的输入-接24V电源的负极，形成闭环回路。

输入为4~20ma电流的二次仪表，其 +、- 输入端其内部并接一250Ω电阻，将输入的4~20ma电流转换成1~5V电压信号，再对此电压进行A/D转换变为数字量，再进行运算处理，由数码管显示被测温度。

选PLC（S7-200）的模拟量输入输出模块为EM235，它有A、B、C、D 4路模拟量输入口，其每一路（如A路）的输入除有输入正（A+）、输入负（A-）2个接线端外，还有连接250Ω电阻的接线端（RA）。如输入信号为电压，只用（A+）、（A-）2个接线端，接输入信号的正负极，EM235的（A+）、（A-）之间为输入的电压信号，其RA可空悬不用。如输入信号是电流，则A+与RA二点应接在一起，再接电流+， A- 接电流- 。此时A+、A-之间由于了并接250Ω电阻，故4~20ma电流流过输入口时，EM235的（A+）与（A-）之间已变为 1~5V 的电压信号。EM235将这电压信号通过内部的A/D电路转换，将输入的电压转换为与之成比例变化的数字量。

一般输出为4~2ma的变送器，其输出端的饱和电压均在十几伏以上，即容许接略大于500Ω电阻负载而不会使负载电压饱和失真。故输出为4~2ma的变送器可以同时输入给输入电阻皆=250Ω二次仪表与PLC的模拟量输入模块。其连接方法可有2种：1、二次仪表与PLC的模拟量输入模块串联接变送器的输出。2、二次仪表与PLC的模拟量输入模块并联接变送器的输出。

注意：串联接法，二次仪表的地与PLC的电源的地不能共地，二者是由各自电源供电工作的。变送器的输出与二次仪表、PLC的串联接线图如下图一所示。并联接法，二次仪表的地与PLC的电源的地是共地的，变送器的输出与二次仪表、PLC的并联接线图如下图二所示。

一、连线说明：

1、串联接法：见图一：PLC的24V正极接变送器的输出V+，变送器的输出V- 接二次仪表的输入+，二次仪表的输入- 并接EM235的A+与RA二端点，EM235的A- 接PLC的24V电源负极。这样变送器的输出总负载=250+250=500Ω，确保转换后的电压信号与4~20ma成比例变化，即不会出现输出信号饱和失真。

串联接法由于变送器与二次仪表之间、二次仪表之间与PLC之间均是由电流方式传输的，故可远距离传送而不会产生信号失真。即：串联接法适用于变送器、二次仪表及PLC三者之间距离较远的场合。

2、并联接法：见图二：PLC的24V正极接变送器的输出V+，变送器的输出V- 接二次仪表的输入+和EM235的输入A+，二次仪表的输入-，和EM235的A-接在一起，再接24V的负极，即二次仪表的输入与EM235的输入是并联连接的。注意：EM235的RA要空悬或与EM235的A-端短接，这样变送器的输出总负载=250Ω（即为二次仪表的输入电阻），确保转换后的电压信号与4~20ma成比例变化，且读数正确。

并联接法由于变送器与二次仪表之间是4~20ma电流信号传送，而二次仪表与PLC之间是1~5V电压信号传送，故：并联接法适用于变送器与二次仪表之间可远距离传送，而二次仪表与PLC之间的距离不适于过长的场合。

二、 显示处理：

1、对二次仪表不用做任何处理，直接用它显示被测温度。

2、对PLC：每隔0.5秒采集一次由EM235 将4~20ma 转换的的数字量（AIW0），并将其按转换公式进行运算，运算结果即为实测温度，将它传送给与触摸屏有通信联系的变量（如VD100），VD100将自动的传送给触摸屏，由触摸屏构成温度与时间的变化曲线时时显示温度的动态变化（本文对触摸屏编程略）。