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《自動化應用雜志》2015年第三期

1實現方法

系統結構可多樣化變換，模擬量模塊可以實現普通plc通過高速計數IO讀取模擬量，充分利用現有系統資源，提高老舊型號PLC的利用率，實現低成本系統擴展升級。系統采用一種通用形式，實現具有高速計數IO的PLC模擬量讀取功能。模塊采用LPC1114作為核心處理器，系統讀取模擬量后按照讀取的模擬量數值轉換為一定頻率的PWM波形輸出，具有高速計數IO的PLC讀取波形的頻率后通過轉換，實現模擬量信號的讀取，通過PLC高速IO實現了模擬量采集，提高原系統的可擴展性。

模擬量模塊以LPC1114作為核心處理器，通過單片機實時采集模擬量信號并在內部進行必要的軟件濾波計算，通過控制光耦輸出特定頻率的PWM脈沖，PLC通過讀取脈沖信號實現讀取模擬量數值。為了盡量多地兼容不同型號PLC，模塊采用雙路PWM波形組合輸出，盡量降低每路輸出PWM的頻率，同時實現高精度數值的輸出。工業控制中常用的AD采樣精度為12bit，而PLC的高速IO的頻率上限普遍可以達到50kHz以上。12bit轉換為十進制最大數值為4096，由于千位和百位的權重最高，故以第一路PWM頻率表示此4位十進制數的千位，以第二路PWM頻率表示此4位十進制數的剩余的3位。以輸出4096為例，第一路PWM，以1∶1000的比例輸出頻率，故數值4轉化為4000Hz輸出；第二路PWM，以1∶100的比例輸出頻率，故數值096轉換為9600Hz輸出。

如果PLC以100ms時間間隔計時，則第一路高速IO將采集到400個脈沖，而第二路高速IO將采集到960個脈沖。當一臺PLC使用模擬量模塊通過高速IO讀取4~20mA電流信號時，需要讀取模擬量的PLC的高速IO輸入端子與模擬量模塊的IO輸出端子直接連接，PLC輸出端子與模擬量模塊的IO輸入端子直接連接，傳感器的電流信號直接接入模擬量模塊的模擬量輸入端子，采集電流信號時需要短接輸入端子的V+與I+，信號的正極與V+相連，負極與VI-相連。當一臺PLC使用模擬量模塊通過高速IO讀取0~5V電壓信號時，將讀取模擬量的PLC的輸入端子與模擬量模塊的IO輸出端子直接連接，PLC輸出端子與模擬量模塊的IO輸入端子直接連接，傳感器的電壓信號直接與模擬量模塊的模擬量輸入端子相連，采集電壓信號時直接與V+端子連接，信號的GND與VI-端子相連。模擬量模塊以ARMCM0核心處理器LPC1114作為控制單元，通過AD采樣單元實時濾波采集模擬量輸入端子接入的傳感器信號，并對采集到的模擬量信號進行軟件濾波計算，得出實時數據。

同時IO采集模塊采集PLC輸出端子所給出的數據更新信號，核心處理器LPC1114控制單元根據PLC給出的更新信號，在IO輸出端子上刷新輸出特定頻率的PWM波形。模擬量模塊PWM1、PWM2兩路輸出脈沖信號控制兩組光耦實現光電隔離輸出，第一組輸出正電平，第二組輸出負電平，輸出模式切換開關控制源型、漏型輸出切換，以兼容不同輸入類型的PLC輸入電平要求。

2結語

系統結構設計合理，結構可多樣化變換，模擬量模塊可以實現普通PLC可通過高速計數IO讀取模擬量，提高老舊型號PLC的利用率，充分利用現有系統資源，實現低成本系統擴展升級。

作者：雷偉敏單位：麗水學院工程與設計學院