基于PLC的可变电阻压降检测

沈涛+蒋世应+王振华+刘家伦

摘 要： 本文主要介绍了利用西门子S7-1200PLC检测可变电阻压降的方法，通过对可变电阻电压检测的目的及应用，可变电阻压降的检测方法以及对检测结果的分析以期在利用PLC对模拟量输入和模拟量输出进行控制时提供一定的参考。

关键词： PLC；模拟量；检测

前言

S7-1200PLC是德国西门子自主研发的具有S7-200所有功能和S7-300部分功能的紧凑型的小型PLC。它在结构上和S7-300类似，采用模块化设计，能够进行硬件组态、程序设计、HMI界面设计的功能，可以适用于多种有自动化控制和工艺控制要求的场合。

在西门子S7-1200CPU上拥有Profinet接口，该接口在PLC的通信和工业组态中提供很大的便利，而且传输速度快，可以实现博图编程软件与PLC的CPU，人机界面与CPU以及多个PLC的CPU之间的通讯连接，甚至还可以通过工业以太网的协议，实现与第三方设备的通信。

1、电压检测的目的

在现代的在工程应用中，往往需要对设备的电压、电流值进行时时监控。电压的质量往往直接影响到用电设备能否正常运转。电压过高，会引起用电设备的烧毁，电压过低则会造成用电设备不能正常运转。电压的正常与否及其调节对于工程运用中的设备是至关重要的。因此，就需要有能够时时反馈和调节用电设备电压水平的控制系统进行电压的时时监测和调整。

调节和监控用电系统电压值的方式有很多，在本文中，采用可变电阻串联到用电设备的电路中，利用可变电阻分担电路系统中的压降的方式来控制用电设备的电压值的目的。可变电阻的压降可以利用PLC的模拟量输入和模拟量输出功能在电压显示器上进行显示，从而达到对用电设备压降时时监控的效果。

2、检测方法

在本文中对于检测可变电阻器的电压，主要是通过西门子S7-1200PLC（1214C，DC/DC/DC）来实现的，在西门子S7-1200PLC检测模拟量输入和输出之前，需要对PLC进行外部接线的设计（这里略过），当外部接线设计完成后，然后利用博图软件进行PLC硬件的组态，PLC的硬件组态主要有两种方式，一种是根据PLC的硬件组合，在博图软件硬件组态中选择与其型号和订货号一致的硬件，其硬件组态步骤为：

1）组态CPU：选择CUP的型号：1214C，DC/DC/DC，订货号为6ES7 214-1AG40-0XB0，将其安装在机架上，

2）修改以太网地址：在CPU以太网的接口处将IP地址修改为192.168.0.（机架号×10+1）

3） 组态信号板：选择信号板AQ模块，型号为AQ1X12位，订货号为6ES7 2324-4HA30-0XB0

4）组态AI模块：选择AI模块，型号为AI4XTC，订货号为6ES7 231-5QD324-0XB0，并将AI模块的溢出诊断取消（根据设备情况来确定，默认为AI模块拥有溢出诊断功能）；

5）组态AQ模块：选择AQ模块，型号为AQ2X14位，订货号为6ES7 232-4HB32-0XB0

6）组态通讯模块：选择通讯模块，型号为CM1243-5，订货号为6GK7 243-5DX30-0XE0

方法2：需将PLC进行通电，在硬件组态中选择非特定的CPU1200，提取PLC内部已经组态好的硬件，这种组态方式的前提条件上PLC内部已经进行过硬件组态，而且正确，否则提取的就是错误的组态，提取出来后将AI模块的溢出诊断取消就可以了，其组态效果如图1所示：

当硬件组态完毕后，由于本设计主要针对的是外部的模拟量信号，因此需修改PLC硬件的属性（内部模拟量存储），在属性中找到模拟量输入和模拟量输出，激活模拟量输入，并输入800（数值可更改）同时激活模拟量输出，修改参数为800（数值可更改）.这样硬件组态和参数设置就结束了。

当然，在设置的过程中，也可以修改模AI和AQ模块，这两个模块主要针对的是模拟量输入和模拟量输出，在本次设计中任意选择一种即可。

在软件部分，主要采用传送指令MOVE检测可变电阻的压降值，通过PLC的模拟量输入模块经过PLC内部CPU的计算转换为模拟量输出，从而在电压显示屏上进行显示。

其主要运用的指令如图2所示：

在内部存储单元上本文中选用W（字）来实现，其对应的通道拥有16位，分别为800.0-800.7，801.0-801.7。

3、检测结果分析

由于本文采用的是西门子S7-1200PLC，CPU1314C可检测0-10V的压降值，在可变电阻外部没有衔接负载的情况下，可以完全承担10V的电压，在阻值最小的时候电压值为0，因此，电压显示器上显示的电压值是可变电阻阻值的比例，将电压的值按比例进行显示。

在检测显示的结果会出现一定的误差，在设计的过程中可以通过调节电阻观察电压显示器上的最大電压和最小电压计算出误差的范围，将计算出的误差值通过PLC功能指令按比例累加到PLC梯形图的结果上（这里不再详述），从而实现了可变电阻器压降误差的修正，使其精确显示。

4、总结

文采以西门子S7-1200PLC，CPU1314CPLC为载体，详细讲述了PLC的硬件组态方法和对于可变电阻器压降检测中主要运用的PLC指令和内部存储单元的选用，并在最后对可变电阻器的压降检测结果进行了分析，提出了误差修正的思路。希望读者通过本文的讲述，对模拟量的输入采集和模拟量的输出显示方法提供一定的指导思路，对工程实践的实施拥有一定的借鉴意义。■