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PLC与各种传感器连接方案,总有一个用得上

王曾 发布于2023-05-24 10:31 95 2 标签:PLC,传感器

在工业现场中,压力、位移、温度、流量、转速等各类模拟量传感器因设计使用的技术方法不同。传感器工作配电的方式主要分为两线制和四线制,其输出的模拟信号也各有差异,而常见的有0-20mA4-20mA电流信号和0-75mV0-5V1-5V电压信号。 免费试学PLC精品教程

要把各类传感器模拟信号成功采集到PLC / DCS / FCS / MCU / FA / PC系统,就要根据传感器与数据采集系统的功能和技术特点进行匹配选型,同时也要考虑到工业现场传感器与PLC等数据采集系统的供电差异及各种EMC干扰的影响,通常把传感器输出的模拟信号隔离、放大、转换后送到PLC等数据采集系统。

PLC通过信号线采集传感器的模拟或数字信号,然后进行处理,如果传感器是模拟输出,PLC就要接模拟输入接口,如果传感器是数字信号输出,PLC就要接数字输入接口。

 

开关量传感器就是一个无触点的开关,开关量传感器可作为PLC的开关量输入信号。一般用于开关量控制的设备,机床,机器等。模拟量传感器是把不同的物理量(如压力、流量、温度)转换成模拟量(4-20MA的电流或1-5V的电压)。模拟量传感器作为PLC的模拟量输入模块的输入信号,一般用于过程控制。数字传感器是指将传统的模拟式传感器经过加装或改造A/D转换模块,使之输出信号为数字量(或数字编码)的传感器,主要包括:放大器、A/D转换器、微处理器(CPU)、存储器、通讯接口电路等。

常用的模拟量传感器分为两线制和四线制,两线制和四线制都只有两根信号线,它们之间的主要区别在于:两线制的两根信号线既要给传感器或者变送器供电,又要提供电流电压信号;而四线制的两根信号线只提供电流信号。通常提供两线制电流电压信号的传感器或者变送器是无源的;而提供四线制电流信号的传感器或者变送器是有源的。

因此,当PLC等数据采集系统的模板输入通道设定为连接四线制传感器时,PLC只从模板通道的端子上采集模拟信号,而当PLC等数据采集系统的模板输入通道设定为连接二线制传感器时,PLC的模拟输入模板的通道上还要向外输出一个直流24V的电源,以驱动两线制传感器工作。

 

4-20mA和电工标准有关,4-20mA信号制是国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4-20mA,联络信号采用1-5VDC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。因为信号起点电流为4mA,为变送器提供了静态工作电流,同时仪表电气零点为4mA,不与机械零点重合,这种活零点有利于识别断电和断线等故障。

一、根据模拟信号传感器的性能选型搜索

1、两线制电流/电压输出传感器(无供电电源,由负载提供1624V配电,输出4-20mA/0-5V)

1.1、两线制无源4-20mA输入型传感器,经电流隔离配电器配电后与PLC连接。如图1所示,称重、测距传感器正端接1624VDC,负端输出4-20mA电流。

 

1 两线制4-20mA隔离配电器典型应用图

 

1.2、两线制无源电压信号输入型传感器,经电压配电器配电后与PLC连接。如图2、图3所示,位移、电子尺传感器正端、负端接1624VDC电压。

 

2 非隔离两线无源电压配电器

 

3 隔离型电压配电器

 

如图4、图5所示,应力片、称重电桥传感器正端、负端接1624VDC电压。

 

4 隔离型电压信号转换放大

 

5 隔离型电桥电压配电器

1.3、两线制传感器输出4-20mA电流环路经隔离器隔离后与PLC连接。如图6所示,压力、流量传感器正端接932VDC,负端输出4-20mA电流。

 

6 两线制4-20mA电流环路隔离器典型应用图

 

1.4、两线制传感器输出4-20mA电流经隔离调理匹配(解决输入输出间冲突)后与PLC连接。如图7所示,温度、转速传感器正端接1224VDC,负端输出4-20mA电流。

 

7 两线制4-20mA信号与PLC匹配隔离调理典型应用图

 

2、四线制电流/电压(输入/输出)型传感器(有自己的供电电源24VDC,输入/输出:4-20mA0-5V)

2.1、四线制电流输出型传感器经模拟信号隔离放大后与PLC连接。如图8所示,温度、湿度传感器正端接24VDC,负端输出4-20mA电流。

 

8 四线制传感器信号I/I隔离放大后与PLC连接典型应用图

 

如图9所示,压力、转速传感器正端接24VDC,负端输出4-20mA电流。

 

9 四线制传感器信号I/V转换后与PLC连接典型应用图

 

2.2、四线制电压输出型传感器经模拟信号隔离放大后与PLC连接。如图10所示,压力、转速传感器正、负端接24V电源,输出端输出0-5V电压。

 

10 四线制传感器信号V/I转换后与PLC连接典型应用图

 

如图11所示,液位、流量传感器正、负端接24V电源,输出端输出0-5V电压。

 

11 四线制传感器信号V/V隔离后与PLC连接典型应用图

二、PLC与传感器的连接匹配选型

选择 PLC(以2#接头为正,3#接头为负举例)

1、两线制时正极 2 输出 24VDC 电压,3 接收电流,所以遇到两线制传感器时,一种接法是 2 接传感器正,3 接传感器负;跳线为两线制电流信号。二种接法是 2 悬空,3 接传感器的负,同时传感器正要接柜内24vdc;跳线为两线制电流信号。(2正、3 负为例)

2、四线制时正极 2 是接收电流,3 是负极。(四线制好处是传感器负极信号与柜内 M 为不同电平时不会影响精度很大,因为是传感器本身电流的回路)遇到四线制传感器时,一种方法是 2 接传感器正,3 接传感器负,PLC跳线为 4 线制电流。(2 正、3 负为例)

3、四线制传感器与 plc 两线制跳线接法:信号线负与柜内 M线相连。将传感器正与PLC3 相连,2 悬空。跳线为两线制电流。(2 正、3 负为例)

4、电压信号:2 接传感器正,3 接传感器负,PLC跳线为电压信号。(2 正、3 负为例)

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