传感器plc:PLC与各种传感器连接方案(含应用图)

2021/11/04 05:25 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器plc:PLC与各种传感器连接方案(含应用图)已关闭评论
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传感器plc:PLC与各种传感器连接方案(含应用图)展开全文在工业现场中,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0-20mA、4-20mA电流信号和0-75mV、0-5V、1-5V电压信

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传感器plc:PLC与各种传感器连接方案(含应用图)

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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0-20mA、4-20mA电流信号和0-75mV、0-5V、1-5V电压信号。
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。
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16—24V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16—24VDC,负端输出4-20mA电流。
图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16—24VDC电压。
图2 非隔离两线无源电压配电器
图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16—24VDC电压。
图4 隔离型电压信号转换放大
图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9—32VDC,负端输出4-20mA电流。
图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12—24VDC,负端输出4-20mA电流。
图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:4-20mA或0-5V)。
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。
图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。
图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。
图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。
图11 四线制传感器信号V/V隔离后与PLC连接典型应用图
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传感器plc:PLC与各种传感器连接方案(含应用图)  第2张

传感器plc:PLC如何与各种传感器连接详细方案说明

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信号特征

励磁频率?(kHz):
7.5

主体特性

信号调节 - LVDT/RVDT 重量?(g):
117

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信号调节 - LVDT/RVDT 安装?:
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圆柱形

弹簧回弹式?:
分离式铁芯, 分离式铁芯

壳体特性

线性位移传感器 - LVDT/LVIT 外壳材料?:
不锈钢

外壳直径?:
4.78?mm?[?.188?in?]

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电气特征

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0 – 10 VDC

主体特性

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5 针连接器

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±2

励磁电压?(VDC):
4 – 30

零加速输出?(mV):
±50

信号特征

频率响应?(Hz):
0-1500

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1

重量?:
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主体特性

轴数?:
1

重量?:
7?g?[?.245?oz?]

...

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603-0100-120 603-0100-120 速率和惯性传感器

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产品类型特性

速率和惯性传感器类型?:
Rate Sensors/Gyros

电气特征

励磁电压?(VDC):
5 – 16

尺寸

尺寸 MM?:
20.8 x 20.8 x 14.5

使用环境

工作温度范围?:
-40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?]

包装特性

速率和惯性传感器包装?:
Anodized Aluminium

其他

精确度?:
±0.5% Non-Linearity

FS 范围 (±) DEG/SEC?:
100...

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-00 610-12K-276 速率和惯性传感器

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产品类型特性

速率和惯性传感器类型?:
Rate Sensors/Gyros

电气特征

励磁电压?(VDC):
5 – 16

尺寸

尺寸 MM?:
14.6 x 10.2 x 7.6

使用环境

工作温度范围?:
-40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?]

包装特性

速率和惯性传感器包装?:
Anodized Aluminium

其他

精确度?:
±0.5% Non-Linearity

FS 范围 (±) DEG/SEC?:
...

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-000 -000 位置传感器配套仪表

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电气特征

线路电源电压要求?(VDC):
±12, ±15

信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(VDC):
±10

励磁电压?(Vrms):
3

信号特征

励磁频率?(kHz):
2.5 – 10

机械附件

信号调节 - LVDT/RVDT 安装?:
Printed Circuit Board Edge or Terminal Block

使用环境

工作温度范围?:
-1 – 55?°C?[?30 – 130?°F?]

其他

传感器类型?:
带 5 或 6 根导线的 LVDT 或 RVDT

传感器通道?:
1

...

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-000 -000 线性位移传感器 - LVDT

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使用环境

工作温度范围?:
5 – 60?°C?[?41 – 140?°F?]

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7104A-0050 7104A-0050 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

加速度计类型?:
IEPE

即插即用加速度计传感器类型?:
交流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
10-32 同轴连接器

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±5

励磁电压?(VDC):
18 – 30

励磁电流?(mA):
2 – 10

信号特征

频率响应?(Hz):
0.3-

主体特性

轴数?:
1

重量?:
8.6?g?[?.303?oz?]

材料?:
不锈钢

...

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-020 -020 倾角传感器和倾角仪

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结构特性

接口?:
模拟

电气特征

电源电压?(VDC):
12 – 24

模拟接口?(mA):
4 – 20

端接特性

倾角传感器和测斜仪安装?:
垂直

尺寸

尺寸?(mm):
最多 70

倾角传感器和测斜仪精确度?(°):
最多 +/- .5

分辨率?(°):
最多 +/- .01

使用环境

测量原理?:
液体

工作温度范围?:
-25 – 60?°C?[?-13 – 140?°F?]

包装特性

倾...

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-00 AST4300AP4P1000 压力传感器

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产品类型特性

压力传感器类型?:
非易燃压力变送器

压力类型?:
测量仪

结构特性

压力端口/接头?:
1/4 MNPT

电气连接?:
10 英尺导管

电气特征

压力传感器电源电压?(V):
10 – 28

主体特性

端口材料?:
316L

使用环境

压力?:
344.73?bar?[?5000?psi?]

工作温度范围?:
-40 – 80?°C?[?-40 – 176?°F?]

操作/应用

耐压范围?:
2X,最小值

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-00 AST4600AP4W1000 压力传感器

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产品类型特性

压力传感器类型?:
防爆型压力变送器

压力类型?:
测量仪

结构特性

压力端口/接头?:
1/4 MNPT

电气连接?:
导管 2 m 引线

电气特征

压力传感器电源电压?(V):
10 – 28

主体特性

端口材料?:
316L

使用环境

工作温度范围?(°C):
-40 – 85

工作温度范围?(°F):
-40 – 185, -40 – 185

操作/应用

耐压范围?:
2X,最小值

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传感器plc:PLC控制系统中传感器各类及说明

分类方法

传感器的种类

说明

按依据的效应分类

物理传感器

化学传感器

生物传感器

基于物理效应(光、电、声、磁、热)

基于化学效应(吸附、选择性化学分析)

基于生物效应(酶、抗体、激素等分子识别和选择功能)

按是利用场的定律还是利用物质的定律分类

结构型传感器

物性型传感器

通过敏感元件几何结构参数变化实现信息转换

通过敏感元件材料物理性质的变化实现信息转换

按工作原理分类

应变式、电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式传感器等

传感器以工作原理命名

按输入量分类

位移、速度、温度、压力、气体成分、浓度等传感器

传感器以被测量命名

按输出信号分类

模拟式传感器

数字式传感器

输出为模拟量

输出为数字量

按能量关系分类

能量转换型传感器

能量控制型传感器

直接将被测量转换为输出量的能量

由外部供给传感器能量,而由被测量控制输出量能量

按是否依靠外加电源分类

有源传感器

无源传感器

传感器工作需外加电源

传感器工作无需外加电源

按使用的敏感材料分类

半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、金属传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等

传感器以使用的敏感材料命名

传感器plc:PLC与各种传感器连接方案(含应用图)  第3张

传感器plc:传感器如何与PLC进行连接?

常见的与PLC连接的传感器有接近开关、行程开关、光电传感器、温度传感器、位置传感器(电子尺)、编码器、压力传感器等。传感器信号主要有数字信号(就是通与断)和模拟信号(电压信号0~10V、-10~+10v,电流信号0~20ma等)。数字信号可以与PLC的输入端子直接连接,模拟信号需要通过AD模块输入,举例说明这些传感器与PLC的连接。

说到传感器跟PLC连接的问题,其实跟传感器本身并没有什么关系,要传给PLC的都是都是传感器输出的信号,所以我们着重来分析传感器输出的有哪些信号形式。并分析该信号该如何连接:
最常见的就是三极管输出的,(PNP、NPN及push-pull推挽输出)如果PNP或者NPN的话,那么PLC选型的时候其输入信号端口必须要也是对应的PNP或NPN型号(如果不对,时不能连接使用的),接线的时候如下图所示:PNP因为是下拉负载,接到PLC上接信号线与电源负两根线;NPN因为是上拉负载,所以接到PLC接信号线与电源正两根线。push-pull推挽输出的话因为即可以做PNP用也可以做NPN用,所以如果你想用作PNP,那就一样接输出与电源负两根线;如果想用作NPN,那就接信号与电源正两根线。

1.模拟量电压或者电流输出的,这个时候就麻烦点,因为PLC本身没有采集模拟量的功能,所以必须外接扩展的模拟量模块。连接方法是先把传感器连接到模拟量模块上,然后模拟量模块再连接到PLC。(把传感器的模拟量输出线和0V线分别连接到模拟量模块的正极和负极)如下图:
2.继电器输出;这种输出的话接到PLC比较简单,继电器就是控制回路的通断的,直接把继电器两根线串联在回路中即可。
3.NAMUR输出,这种输出一般会用于防爆环境中,这时候为了安全输出信号不能直接连接到PLC上,必须把NAMUR信号先连接到安全珊上,然后由安全珊转接给PLC。
4.IO-LINK输出,这个是目前比较火的。这种必须将传感器先接到下面的IO-LINK模块上,然后这个模块通过总线的形式跟PLC通讯。

下面以西门子PLC为例子说明:
1:模拟量输入(AI),常用的此类传感器/变送器有温度,压力,液位,流量,气体浓度等,分为2线制,3线制,4线制;
2/4线制电流输入类型接线,传感器的+接24V直流电源的供电24V+,传感器的-接PLC模拟量模块的0+,PLC模拟量模块的0-接24V直流电源的供电24V-,在电气原理上是形成一个串联的回路。4线制更为简单,如图1,2。
2线制电压输入类型接线,如图3,PLC模拟量输入模块A+对应传感器的信号+,PLC模拟量输入模块A-对应传感器的信号-

2:模拟量输出(AO),常用于控制设备,如变频器的调速,电动调节阀门的阀门开度等,接线参考下图,需要区分电流,电压类型。

3. 通讯类变送器,主要说明Modbus-RTU类型的仪表,此类仪表支持Modbus-RTU协议,接口形式采用RS485总线,仪表上有2个通讯用端子,A+和B-,此类仪表的好处就是可以一条总线上手拉手链接多台仪表,理论上一个网段32台仪表,不过现场建议使用RS485集线器进行多台仪表的连接,安全可靠,如图2,也可以使用串口服务器,将通讯协议转换为Modbus-TCP,接口形式为RJ45与上位机进行连接如图3

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