模擬量是電氣自動化系統中傳遞連續變化信號的關鍵,常見類型分為電壓型(如 0-10V)和電流型(如 4-20mA),兩者在傳輸特性上存在顯著差異:電壓型信號傳輸距離較短(通常不超過 10m),易受電磁干擾;電流型信號抗干擾能力強,傳輸距離可達 100m 以上,因此在工業現場(如化工、冶金)中,4-20mA 信號應用更為廣泛,如壓力傳感器、液位傳感器多采用該信號類型。
模擬量信號的采集與轉換需通過專用模塊實現。以西門子 S7-1200 為例,通過 SM 1231 模擬量輸入模塊采集 4-20mA 電流信號,模塊將電流信號轉換為 16 位數字量(對應 0-27648),PLC 再通過編程將數字量轉換為實際物理量。例如,壓力傳感器量程為 0-1MPa,當模塊采集到數字量 13824 時,實際壓力計算為:(13824/27648)×1MPa=。在編程中需注意模擬量模塊的量程設置(如通過博途軟件設置 “4-20mA 對應 0-1MPa”),避免量程不匹配導致測量誤差。
模擬量信號的抗干擾是工業現場的常見難題,需從布線、接地、隔離三方面入手。布線時需將模擬量信號線與動力線分開敷設,若無法避免交叉,需采用 “垂直交叉” 方式,減少電磁耦合;接地時需采用 “單點接地”,模擬量模塊的接地端子(如 PE 端子)單獨接入接地網,避免與動力設備共用接地極,防止地環流干擾;對于強干擾環境(如變頻器附近),需在模擬量信號線上添加信號隔離器(如宇通 UT-2000),實現輸入與輸出信號的電氣隔離,抑制共模干擾,確保信號傳輸精度。
電氣自動化模擬量:信號類型與抗干擾解決方案