1 引言 西門子公司S7-200系列PLC中的CPU 224XP具有24個數(shù)字量I/O，集成了兩個RS485通信端口，另外還附帶了兩路AI，一路AO。大部分用戶在選購這款CPU時，都需要使用其兩個通信端口，而對于其自帶的模擬量卻很少使用，造成硬件資源的浪費。本文介紹通過在該模擬量輸入的一個通道上連接PT100鉑熱電阻，實現(xiàn)用CPU集成的模擬量I/O測量溫度的方法，從而合理的利用現(xiàn)有硬件資源。 2 設(shè)計方法 2．1 關(guān)于鉑電阻 鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器,由于其測量準確度高、測量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等,被廣泛用于中溫(-60°C～450°C)范圍的溫度測量中。下表列出了PT100鉑電阻的部分溫度和阻值對應(yīng)關(guān)系： 溫度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （℃） 電阻值（Ω） －30 88.04 87.64 87.24 86.84 86.44 86.04 85.63 85.23 84.83 84.43 －20 92.04 91.64 91.24 90.84 90.44 90.04 89.64 89.24 88.84 88.44 －10 98.03 95.63 95.23 94.83 94.43 94.03 93.63 93.24 92.84 92.44 －0 100.00 99.60 99.21 98.81 98.41 98.01 97.62 97.22 96.82 96.42 0 100.00 100.40 100.79 101.19 101.59 101.98 102.38 102.78 103.17 103.57 10 103.96 104.36 104.75 105.15 105.54 105.94 106.33 106.73 107.12 107.52 20 107.91 108.31 108.70 109.10 109.49 109.88 110.28 110.67 111.07 111.46 30 111.85 112.25 112.64 113.03 113.43 113.82 114.21 114.60 115.00 115.39 40 115.78 116.17 116.57 116.96 117.35 117.74 118.13 118.52 118.91 119.31 50 119.70 120.09 120.48 120.87 121.26 121.65 122.04 122.43 122.82 123.21 60 123.60 123.99 124.38 124.77 125.16 125.55 125.94 126.33 126.72 127.10 70 127.49 127.88 128.27 128.66 129.05 129.44 129.82 130.21 130.60 130.99 80 131.37 131.76 132.15 132.54 132.92 133.31 133.70 134.08 134.47 134.88 90 135.24 135.63 136.02 136.40 136.79 137.17 137.56 137.94 138.32 138.72 100 139.10 139.49 139.87 140.26 140.64 141.02 141.41 141.79 142.18 142.66 110 142.95 143.33 143.71 144.10 144.48 144.86 145.25 145.63 146.01 146.40 120 146.78 147.16 147.55 147.93 148.31 148.69 149.07 149.46 149.84 150.22 130 150.60 150.98 151.37 151.75 152.13 152.51 152.89 153.27 153.65 154.03 140 154.41 154.79 155.17 155.55 155.93 156.31 156.69 157.07 157.45 157.83 150 158.21 158.59 158.97 159.35 159.73 160.11 160.49 160.86 161.25 161.62 160 162.00 162.38 152.76 133.13 163.51 163.89 164.27 164.64 165.0 165.40 170 165.78 166.16 166.53 136.91 167.28 167.65 168.03 168.41 168.7 169.10 180 169.54 169.91 170.29 170.57 171.04 171.42 171.79 172.17 172.5 172.92 190 173.29 173.67 174.04 174.41 174.79 175.16 175.54 175.91 176.2 176.66 200 177.03 177.40 177.78 178.15 178.52 178.90 179.27 179.64 180.0 180.39 210 180.76 181.13 181.51 131.88 182.25 182.62 182.99 183.36 183.7 184.11 220 184.48 184.85 185.22 135.59 185.96 186.33 185.70 187.07 187.4 187.81 230 188.18 188.55 188.92 139.29 189.66 190.03 190.40 190.77 191.1 191.51 240 191.88 192.24 192.61 132.98 193.35 193.72 194.09 194.45 194.8 195.19 250 195.56 195.92 196.29 136.66 197.03 197.39 197.76 198.13 198.5 198.86 260 199.23 199.50 199.90 200.33 200.69 201.06 201.42 201.79 202.1 202.52 270 202.89 203.25 203.62 203.98 204.35 204.71 205.08 205.44 205.8 206.11 280 206.53 206.90 207.26 207.63 207.99 208.35 208.72 209.08 209.4 209.81 290 210.17 210.53 210.89 211.26 211.62 211.98 212.34 212.71 213.0 213.43 300 213.79 214.15 214.51 214.88 215.24 215.60 215.96 216.32 216.6 217.04 310 217.40 217.76 218.12 218.49 218.85 219.21 219.57 219.93 220.2 220.64 320 221.00 221.36 221.72 222.08 222.44 222.80 223.16 223.52 223.8 224.23 330 224.59 224.95 225.31 225.67 226.02 226.38 226.74 227.10 227.46 227.81 340 228.17 228.53 228.88 229.24 229.60 229.95 230.31 230.67 231.02 231.38 350 231.73 232.09 232.45 232.80 233.16 233.51 233.87 234.22 234.5 234.93 表1 PT100鉑電阻的溫度和阻值對應(yīng)關(guān)系 由上表可以看出，當溫度在0攝氏度時，PT100鉑電阻的阻值為100Ω，當溫度上升時，該電阻值增大；當溫度下降時，該電阻值減小。增大和減小的幅度大約是每攝氏度0.4歐姆。 只要將這種由溫度變化引起的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓輸出，就可以通過測量電壓的大小而計算出溫度的大小了。 2．2 電路和程序設(shè)計 為了把PT100的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，需要將模擬量輸出作為恒流源使用，即輸出 一個恒定的電流供給PT100鉑電阻。原理圖如下： 圖1 溫度測量原理圖 在這個電路中，從模擬量輸出端輸出一個恒流，供給PT100鉑電阻，而模擬量輸入端A+用于測量鉑電阻上的電壓。CPU224XP把這個電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，程序周期地讀這些數(shù)字量，并將所讀的這些數(shù)，利用下面的公式計算出溫度C： T[C]=(溫度數(shù)字量-0C偏置量)/1C數(shù)字量 其中：溫度數(shù)字量=存儲在AIW0中的值。 0C偏置量=在0攝氏度時測量出的數(shù)字量，該值為4000 1C數(shù)字量=溫度每升高1C的數(shù)字量，本例中為16 為了產(chǎn)生5mV/C的電壓系數(shù)，需要提供12.5mA電流。由于模擬量輸出精度為10微安/數(shù)，為了得到12.5mA輸出電流，所需的輸出數(shù)必須為1250。因為AQW數(shù)據(jù)字向右移4位，因此輸出數(shù)必須乘以16。這樣，為了初始化模擬量輸出AQW0為12.5mA電流，在AQW0中必須設(shè)置20000輸出數(shù)。等式為： 32000/20mA*12.5mA=20000 溫度測量的程序如下： 圖2：溫度測量的程序 其中：VW415表示由AIW0輸入的電壓數(shù)字量，它是PT100鉑電阻兩端的電壓， VW417就是PT100鉑電阻測量出的實際溫度。 3 結(jié)束語 該測溫方式不僅適用于CPU224XP自帶的模擬量I/O，也可用于模擬量擴展模塊EM235連接鉑電阻時的溫度測量，是一種經(jīng)濟而有效的測溫方式。對于以前閑置CPU集成模擬量的用戶，該方案可以更加合理的利用現(xiàn)有硬件，從而避免了資源浪費。 參考書籍： 《西門子S7-200系統(tǒng)手冊》，西門子自動化與驅(qū)動集團； 《西門子S7-200編程手冊》，西門子自動化與驅(qū)動集團；