模拟输入输出
什么是模拟量：
在工业生产过程中，我们会遇到两种量，一种是开关量，开关量只有0和1两种状态，它对应的是位。 当开关关闭时，表示0，当开关打开时，表示为1。有时，一些物理量如压力、温度、速度等连续变化的变量往往被采集和控制。 这些物理量随时间变化，在时间上或数值上连续的物理量称为模拟量。 . 表示模拟量的信号称为模拟信号。 在模拟信号下工作的电子电路称为模拟电路。
例如：
热电偶工作时输出的电压信号是模拟信号，由于被测温度在任何情况下都不会突变，所以被测电压信号在时间上和数量上都是连续的。 而且，电压信号在连续变化过程中的任何一个值都具有物理意义，即代表一个对应的温度。
模拟模块：
模拟模块分为通用模块和专用模块。
通用模拟模块：
一般模拟量模块的通用性体现在输入或输出电压为0~5V 0~10V或电流为4~20mA 0~20mA。 通用模拟量模块在实际项目中使用最多。
特殊模拟模块：
专用模拟量模块的输入或输出是一个特殊的模拟量，比较特殊。
模拟输入和输出将与扫描周期同步。
模拟量和数字量的转换：
转换时，应考虑变送器的量程和模拟模块的量程，找出被测模拟量和数字量的正比关系。 单极性比例转换只有正或负，A/D转换后输出模拟值范围为0~27648。
有正负双极性比例转换，A/D转换后输出模拟值范围为-27648~~27648。
A/D：指模数转换器
D/A：指数模转换器
通常简称为：模数转换和数模转换
S7-200 SMART PLC模拟量处理：
发射机：
它是将传感器的输出信号转换成控制器可以识别的信号（或将传感器输入的非电信号转换成电信号并放大用于远程测量和控制）的转换器。 传感器和变送器共同构成了自动控制的监测信号源。 不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。 发射器有很多种。 工控仪表中使用的变送器主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等。 （一般情况下，传感器和变送器是集成在一起的，购买时需要注意根据自己的需要选择传感器的测量范围和变送器输出的电信号）
模拟量输入输出接线图：
传感器→变送器→PLC模拟量输入通道→PLC运行（或PID控制）→模拟量输出通道→执行器
①变送器输出信号分为：电压和电流
1、电流变送器分为四线制和两线制（下图以通用模拟量模块AM06为例）
变送器+接电源正极，信号由负极接PLC模拟输入正极，模拟输入负极接回电源负极形成一个循环。
四线制变送器电源对应电源，正信号输出模拟量+楼宇自控中模拟的输入输出，负信号对应模拟量-
2、电压变送器一般有三根线，一根是电源正极，一根是信号正极，一根是电源正极和正极共用的负极的信号。
信号正极接模拟量输入正极，负极为公共端
3、执行器（模拟量输出接线图
模拟量扩展模块的配置：
模拟输入配置：
在编程软件中点击“系统快捷”，在弹出的系统快捷设置对话框中，根据实际模块安装添加模拟量模块，在模拟量扩展模块对话框中选择“模拟量输入”进行设置
模拟输入配置
模拟量输入通道设置：
模拟输出通道设置：
模拟型配置
对于每个模拟输出通道，类型可以配置为电压或电流。
范围
然后配置通道的电压量程或电流量程。 可以选择以下值范围之一：
· +/- 10 伏（包括 0-10 伏）
· 0-20mA（包括4-20mA）
模拟输入的转换：
模拟量的输入输出可以通过以下通式换算：
Ov=[(Osh-Osl)*(Iv-Isl)/(Ish-Isl)]+Osl
在：
Ov：转换结果
四：转换对象
Osh：转换结果的上限
osl：转换结果的下限
ish：转换对象的上限
isl：转换对象的下限
它们之间的关系：
模拟输出的转换：
将外部工程量（如频率、压力等）转换成数字量，放入相应的模拟量输出信号点输出。
INPUT(VD10)：是要输出的模拟信号变量
ISH(50.0)：模拟量最大值与变频电机对应50HZ
ISL(0)：模拟量的最小值对应变频电机
OSH(27648)：数字量最大值（输出信号上限）
OSL(0)：数字量的最小值（若输出信号下限为4-20AM，则下限为5530）
：转换后的数字电流值（转换为电压/电流信号）
1、末端装置一次风接管
变风量末端装置进、出风管路设计的合理性，对装置一次风量的测量和调节影响很大，设计时应引起注意。
1、进气支管
末端装置进风支管采用镀锌钢板，不得采用软接头，分支管径根据末端装置进风口尺寸确定。 对于使用皮托管风速传感器的终端装置，进风支管的直管长度不应小于支管直径的4～5倍。 对于使用超声波式、热线热膜式等风速传感器的终端设备，进风支管的直管长度不应小于支管直径的2～4倍。 如果采用风扇驱动的末端装置，末端装置与主风管的连接支路必须安装软接头。 终端设备与风管连接节点见图12-8。
进风支路的设计应按下列要求：
(1)末端装置进风支管应保持平直顺畅，不减管，减少涡流，提高风速检测装置的精度；
(2)根据终端设备的进风口尺寸确定进风支管的管径。
2、主风管与支风管连接
为减小支风管与主风管连接处的局部阻力，圆形风管应设置90°锥形接头； 矩形风管宜设45°圆弧接头。 不宜采用导流调节风阀或固定式挡风罩，这样会大大增加主风道的阻力，在主风道中产生涡流和噪声。
3、出口支管
有的设计在以风扇为动力的终端设备中，为了降低内置风扇的出风噪声，在终端设备的出风口和二次进风口处设置消音器，这样会增加风道的阻力，需要内置风扇在相同风量下具有更高的风量。 压头和转速也会导致噪音增加。 而且，风扇产生的噪音还包括消音器无法消除的辐射噪音。 因此，更好的方法是采用“超级风管（带防霉涂层的离心玻璃棉板）”作为钢制风管的内衬，起到降噪和保温的作用。 在某些设计中，终端设备的下游风道采用“超级风道”。 这种风管的降噪效果较好，但隔音效果较差，噪音会穿透风管。 因此，在终端设备的出风口附近至少应使用一段内衬“超级风道”的金属风道，以起到降噪和隔音的双重作用。
终端设备出风口风速普遍较低。 为减小阻力，出口支管风速不应大于3～4m/s。 风机动力末端装置与下游风管连接处应设软接头。
终端设备的出风管一般通过消音软管与送风口静压箱相连。
4.手动调节气阀
设计工程师对于变风量末端装置进气支路是否需要手动调节风阀意见不一。 对于每层一台空调的中型系统或每层多台空调的小型系统，空调出口静压一般为300~500Pa（全压350~550Pa）。 变风量末端装置能在装置的调节范围和设计允许的噪声范围内有效调节风量。 因此楼宇自控风管静压，不仅不必在末端装置的进风支管上设置手动调节风阀，而且不利于风量控制。 因为变风量末端装置的调节性能与供气回路上风阀的阀权有关，阀权越大，调节性能越好。
阀权度的概念是：空调送风系统中调节风阀全开时的压降与送风系统总压降的比值。 例如，空调系统中某支路回路压降为△P2，当无末端装置调节风门时，调节风门设置并全开时，该支路回路压降为△P1，比值K=△P1/AP2为阀权度。 从图12-9可以看出，K值越大，α越小，器件的调节性能越好。 若末端装置进风管路安装手动调节风阀，则支路将增加压降△P3，比值K=（AP1+△P3）/（△P2+△P3）； 因为△P1大于△Pz； 因此，K=（△P1+△P3）/（△P2+△P3）小于△P1/△P2； 阀权度 K 减小。 因此，在末端装置进风管上设置手动调节风门，会降低装置调节风门的阀权度，使末端装置的调节性能变差。
对于服务于多层的大型空调系统，若采用静压恢复法或T优化法计算，由于系统可自动平衡各层静压，无需手动调节风门. 若采用等摩擦法计算，各层支管间静压差较大。 例如，某大型系统空调出风口风速为12m/s，输出静压为820Pa（全压90OPa），末端装置进口静压可能超过调节风阀允许范围（终端设备人口对样品的最大静压力为750Pa）。 因此，必须在各层支管上安装手动调节风阀，以降低末端装置进风口的静压值。 当然也可以设置自动调节风阀，通过控制系统动态调节终端设备的入口静压值。
但无论是什么系统，采用什么设计方法，都不应在变风量末端装置的进风支管上设置手动调节风阀。 在进风支路上设置手动调节风阀，是在系统调节困难（如室温控制不佳）时，试图将其作为一种补救措施，并非正确合理的设计。
2.风扇连接
风机进、出口管路及管件的安装对系统的运行效率影响很大。
1.风扇出风口
气流从风机出风口到基本稳定的长度需要为管径的10倍左右，这在工程上很难做到。 为减少风道内涡流造成的局部阻力损失，设计时应注意离心风机出风口弯头的方向及风机的旋转方向； 风机出风口加大后，弯头的曲率半径应大于或等于主风道的直径。 1.5倍； 风机出风口需加装风门时，阀门应垂直于叶轮轴安装（见图12-10）。 如果阀片与叶轮轴平行安装，气流会高速流过少量阀片，产生啸叫声，不易扩散。
2、风扇进风口
风机进风口的气流偏差和涡流的产生是造成风量和风压损失的重要原因。
(1)离心风机：图12-11(b))、(c)中，风机进风口气流有偏流和涡流，风机风量将减少5%至25%。 在图12-11(d)中，增加了导流板，风量减少量从25%恢复到5%。 图12-12、图12-13为离心风机进风口的几种错误连接方式及改进方法。
如图12-14所示，双进风风机通常放置在箱体中，风机与箱体的距离应保持在0.75D以上，其中D为风机进风口尺寸。 另外，如果风机与箱体的距离任一侧小于0.75D，风机两侧的吸阻就会不同，影响风机的平衡运行。
(2)轴流风机：如图12-15(a)所示，轴流风机吸气口气流偏斜或涡流严重，叶片叶片端部不工作，全压效率为风扇低，噪音大。 改进方法是增加弧形进气口，见图12-15(b)，或加长进气口长度，见图12-15(c)。 进风口连接的另一个要点是使气流方向与叶片叶片旋转方向一致，如图12-16(a)所示。
3.附件连接
1.肘部
在空间允许的情况下，尽量采用全圆弧弯头，少用带导叶的直角弯头。 虽然两者之间的压降相似，但全圆弧弯头的价格低，声学性能更好，而导流叶片产生的湍流在高流量时会产生噪音。 在中、高速变风量系统中，当不能采用全圆弧弯头时，可采用带有一个或多个导流板的部分圆弧弯头。 对于低速送风系统，不能采用全圆弧弯头时，可采用带导叶的直角弯头。
2. 发球台
几种典型的三通支管连接如图12-17所示。 图12-17(a)、(b)为传统连接方式，分离比等于风量比W2/W3=Q/Qs。 从最初的风量平衡来看，这种衔接是比较好的。 但变风量系统不仅关心初始风量比，还关心运行时分支点的压力。 此外，这种连接方式投资大，施工难度大，数层钢板连接处漏气严重。 因此本工程采用图12-17(c)、(d)所示的通用连接方式。 图 12-18 列出了几种正确和不正确的接管发球台的方法。
3.逐渐扩大和缩小
当风管直径减小时，常采用渐扩渐缩管。 为了减少阻力损失，应尽可能控制倾角。 膨胀机倾角应小于15°，减速机倾角应小于30°。 如因空间限制难以实现，膨胀机极限倾角为30°，减速机极限倾角为45°。 在某些特殊场合，可加装径向导流板，见图12-19。
4.侧出风口
侧出风口距离弯头太近会产生偏流，难以满足正常设计的配风要求（见图12-20）。
5.消音器
消声器的安装位置也很重要。 如图12-21所示，如果消声器直接安装在风机出风口处，由于风机出风口偏流严重，风阻较大，大部分气流只能通过一部分消声器。额定流量将从64Pa左右上升到300Pa左右。 这会导致控制系统提高风机的转速，增大风机的压头，增加系统的噪音。 因此，消声器的安装位置应远离风机出口，或设置导流板等均流措施，使气流均匀进入消声器。
设计还应避免连续安装单个管道配件，因为它们会增加阻力。 两个连续的弯头比被一段直管段分隔的两个弯头增加了 50% 以上的阻力。 两个消音器之间还应有一段直管。 这样设置既有利于降低系统的压降，也有利于消除系统的噪音。
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