要把各類傳感器模擬信號成功采集到PLC/DCS/FCS/MCU/FA/PC係統，就要根據傳感器與數據采集係統的功能和技術特點進行匹配選型，同時也要考慮到工業現場傳感器與PLC等數據采集係統的供電差異及各種EMC幹擾的影響，通常把傳感器輸出的模擬信號隔離、放大、轉換後送到PLC等數據采集係統。PLC通過信號線采集傳感器的模擬或數字信號，然後進行處理，如果傳感器是模擬輸出，PLC就要接模擬輸入接口，如果傳感器是數字信號輸出，PLC就要接數字輸入接口。

 

開關量傳感器就是一個無觸點的開關，開關量傳感器可作為PLC的開關量輸入信號。一般用於開關量控製的設備，機床，機器等。模擬量傳感器是把不同的物理量(如壓力、流量、溫度)轉換成模擬量(4-20MA的電流或1-5V的電壓)。模擬量傳感器作為PLC的模擬量輸入模塊的輸入信號。一般用於過程控製。數字傳感器是指將傳統的模擬式傳感器經過加裝或改造A/D轉換模塊，使之輸出信號為數字量(或數字編碼)的傳感器
，主要包括：放大器
、A/D轉換器、微處理器（CPU）、存儲器、通訊接口電路等。

 

常用的模擬量傳感器分為兩線製和四線製，兩線製和四線製都隻有兩根信號線
，它們之間的主要區別在於：兩線製的兩根信號線既要給傳感器或者變送器供電
，又要提供電流電壓信號；而四線製的兩根信號線隻提供電流信號。通常提供兩線製電流電壓信號的傳感器或者變送器是無源的；而提供四線製電流信號的傳感器或者變送器是有源的。

 

因此
，當PLC等數據采集係統的模板輸入通道設定為連接四線製傳感器時
，PLC隻從模板通道的端子上采集模擬信號，而當PLC等數據采集係統的模板輸入通道設定為連接二線製傳感器時，PLC的模擬輸入模板的通道上還要向外輸出一個直流24V的電源，以驅動兩線製傳感器工作。

 

4-20mA和電工標準有關,4-20mA信號製是國際電工委員會(IEC)過程控製係統用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標準信號製，儀表傳輸信號采用4-20mA,聯絡信號采用1-5VDC,即采用電流傳輸
、電壓接收的信號係統。因為信號起點電流為4mA,為變送器提供了靜態工作電流，同時儀表電氣零點為4mA，不與機械零點重合，這種活零點有利於識別斷電和斷線等故障。

 

工業現場傳感器與數據采集係統匹配應用方案

 

一
、根據模擬信號傳感器的性能匹配選型

 

1
、兩線製電流/電壓輸出傳感器(無供電電源，由負載提供16—24V配電，輸出4-20mA/0-5V)。

 

1.1 兩線製無源4-20mA輸入型傳感器，經電流隔離配電器配電後與PLC連接。如圖1所示，稱重、測距傳感器正端接16—24VDC,負端輸出4-20mA電流。

 

圖1 兩線製4-20mA隔離配電器典型應用圖（ISO 4-20mA-F）

 

1.2 兩線製無源電壓信號輸入型傳感器，經電壓配電器配電後與PLC連接。如圖2
、圖3所示
，位移

、電子尺傳感器正端
、負端接16—24VDC電壓。
 

 

 

圖2 非隔離兩線無源電壓配電器

 

圖3 隔離型電壓配電器

 

如圖4、圖5所示，應力片、稱重電橋傳感器正端、負端接16—24VDC電壓。

 

圖4 隔離型電壓信號轉換放大（ISO V-4-20mA）

 

圖5 隔離型電橋電壓配電器（ISO V-4-20mA）

 

1.3 兩線製傳感器輸出4-20mA電流環路經隔離器隔離後與PLC連接。如圖6所示
，壓力、流量傳感器正端接9—32VDC,負端輸出4-20mA電流。

 

圖6 兩線製4-20mA電流環路隔離器典型應用圖（ISO 4-20mA）

 

1.4 兩線製傳感器輸出4-20mA電流經隔離調理匹配（解決輸入輸出間衝突）後與PLC連接。 如圖7所示，溫度、轉速傳感器正端接12—24VDC,負端輸出4-20mA電流。

 

 

圖7 兩線製4-20mA信號與PLC匹配隔離調理典型應用圖（ISO 4-20mA-P）

 

2
、四線製電流/電壓(輸入/輸出)型傳感器(有自己的供電電源24VDC，輸入/輸出:4-20mA或0-5V)。

 

2.1 四線製電流輸出型傳感器經模擬信號隔離放大後與PLC連接。

 

2.1.1 如圖8所示
，溫度、濕度傳感器正端接24VDC,負端輸出4-20mA電流。

 

圖8 四線製傳感器信號I/I隔離放大後與PLC連接典型應用圖（ISO EM-A-P-O）

 

2.1.2如圖9所示，壓力
、轉速傳感器正端接24VDC,負端輸出4-20mA電流。

 

圖9 四線製傳感器信號I/V轉換後與PLC連接典型應用圖（ISO EM-A-P-O）

 

2.2 四線製電壓輸出型傳感器經模擬信號隔離放大後與PLC連接。

 

2.2.1 如圖10所示，壓力、轉速傳感器正、負端接24V電源,輸出端輸出0-5V電壓。

 

圖10 四線製傳感器信號V/I轉換後與PLC連接典型應用圖（ISO EM-U-P-O）

 

2.2.2 如圖11所示
，液位、流量傳感器正、負端接24V電源,輸出端輸出0-5V電壓。

 

 

圖11 四線製傳感器信號V/V隔離後與PLC連接典型應用圖（ISO EM-U-P-O）

 

二、PLC與傳感器的連接匹配選型

 

選擇PLC（以2#接頭為正，3#接頭為負舉例）

 

1、兩線製時正極2輸出24vdc電壓
，3接收電流，所以遇到兩線製傳感器時
，一種接法是2接傳感器正，3接傳感器負；跳線為兩線製電流信號。二種接法是2懸空，3接傳感器的負，同時傳感器正要接櫃內24vdc

；跳線為兩線製電流信號。（以2正、3負為例）

 

2、四線製時正極2是接收電流，3是負極。（四線製好處是傳感器負極信號與櫃內M為不同電平時不會影響精度很大，因為是傳感器本身電流的回路）遇到四線製傳感器時，一種方法是2接傳感器正，3接傳感器負，plc跳線為4線製電流。（以2正
、3負為例）

 

3、四線製傳感器與PLC兩線製跳線接法：信號線負與櫃內M線相連。將傳感器正與PLC的3相連，2懸空，跳線為兩線製電流。（以2正、3負為例）

 

4、電壓信號：2接傳感器正

，3接傳感器負，PLC跳線為電壓信號。（以2正、3負為例）

 

 

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