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在触摸屏上输入数值，将这个数值传递到 PLC 的变量中，再通过计算把该变量转换为 PLC 模拟量输出（如 4-20mA、0-10V）对应的数值，最终驱动模拟量模块输出信号。这个过程核心是数值的标度变换（工程量与模拟量量程的转换），以下是详细的实现步骤，以常见的 PLC（三菱 FX、西门子 S7-1200）为例说明。

一、核心原理：标度变换公式

PLC 的模拟量输出模块（如 AO 模块）的输出值与实际工程量之间是线性对应关系，需要通过公式完成转换：

1. 模拟量输出模块的量程对应关系

以最常见的4-20mA 电流输出和0-10V 电压输出为例：

2. 通用标度变换公式（线性转换）

plaintext

转换后数字量 = ((工程量输入值 - 工程量最小值) / (工程量最大值 - 工程量最小值)) × (数字量最大值 - 数字量最小值) + 数字量最小值

这个公式的作用是将触摸屏输入的工程量（如 0-100 的转速） 转换为模拟量模块能识别的数字量（如 5530-27648）。

二、实现步骤（分 PLC 型号说明）

场景前提

假设需求：触摸屏输入0-100 的转速百分比，PLC 模拟量输出4-20mA驱动变频器（4mA 对应 0 转速，20mA 对应 100 转速）。

（一）西门子 S7-1200/1500 实现方案

1. 硬件与变量定义

• 触摸屏：建立输入框，绑定 PLC 的DB1.DBD0（实数，命名为Speed_Set，对应 0-100 的转速输入）。

• PLC 变量：

• Speed_Set：实数，触摸屏输入的转速值（0.0~100.0）。

• AO_Output：整数，模拟量输出模块的数字量（5530~27648，对应 4-20mA）。

• 模拟量模块：如 SM1232（AO 模块，4-20mA 输出，数字量范围 5530~27648）。

2. TIA Portal 中编写转换程序（梯形图 / STL）

使用结构化文本（ST） 编写转换逻辑，更简洁：

st

// 变量定义（在DB块中提前定义）
VAR
    Speed_Set: REAL := 0.0; // 触摸屏输入的转速值（0-100）
    AO_Output: INT := 0;    // 模拟量输出数字量（5530-27648）
    // 常量定义
    Eng_Min: REAL := 0.0;   // 工程量最小值（转速0）
    Eng_Max: REAL := 100.0; // 工程量最大值（转速100）
    Dig_Min: INT := 5530;   // 4mA对应的数字量
    Dig_Max: INT := 27648;  // 20mA对应的数字量
END_VAR

// 标度变换计算（加入边界限制，防止超量程）
IF Speed_Set < Eng_Min THEN
    AO_Output := Dig_Min;
ELSIF Speed_Set > Eng_Max THEN
    AO_Output := Dig_Max;
ELSE
    AO_Output := INT(((Speed_Set - Eng_Min) / (Eng_Max - Eng_Min)) * REAL(Dig_Max - Dig_Min) + REAL(Dig_Min));
END_IF;

// 将计算后的数字量写入模拟量输出模块（地址为QW100，根据模块实际地址调整）
"QW100" := AO_Output;

3. 关键说明

• 边界限制：加入IF判断防止触摸屏输入值超出 0-100 时，模拟量输出超量程（如 20mA 以上）。

• 模块地址：SM1232 的 AO 通道地址如 QW100、QW102 等，需根据硬件组态确认。

（二）三菱 FX 系列实现方案

1. 硬件与变量定义

• 触摸屏：建立输入框，绑定 PLC 的D100（整数，命名为Speed_Set，对应 0-100 的转速输入）。

• PLC 变量：

• D100：整数，触摸屏输入的转速值（0~100）。

• D101：整数，模拟量输出数字量（819~4095，对应 4-20mA，FX2N-4DA 模块的量程）。

• 模拟量模块：如 FX2N-4DA（4 通道 AO 模块，4-20mA 输出时，数字量范围 819~4095）。

2. GX Works2 中编写转换程序（梯形图）

plaintext

// 步骤1：初始化常量（上电执行）
LD M8002
MOV K0 D200    // Eng_Min = 0
MOV K100 D201  // Eng_Max = 100
MOV K819 D202  // Dig_Min = 819（4mA对应）
MOV K4095 D203 // Dig_Max = 4095（20mA对应）

// 步骤2：边界限制（防止输入值超出0-100）
LD M8000
CMP D100 K0 M0
// 如果D100 < 0，M0=1，设置为0
LD M0
MOV K0 D100
// 如果D100 > 100，M2=1，设置为100
CMP D100 K100 M3
LD M3
MOV K100 D100

// 步骤3：标度变换计算（公式转换）
// 计算：(D100 - D200) * (D203 - D202) / (D201 - D200) + D202
LD M8000
SUB D100 D200 D300        // D300 = Speed_Set - Eng_Min
SUB D203 D202 D301        // D301 = Dig_Max - Dig_Min
MUL D300 D301 D302        // D302 = (Speed_Set - Eng_Min) * (Dig_Max - Dig_Min)
DIV D302 D201 D303        // D303 = 上述结果 / (Eng_Max - Eng_Min)
ADD D303 D202 D101        // D101 = 最终数字量（写入模拟量模块）

// 步骤4：将D101写入FX2N-4DA模块的输出通道（如通道0）
LD M8000
MOV K0 K4Y000             // 选择通道0
MOV D101 D8192            // 将数字量写入模块的输出寄存器（FX2N-4DA的通道0寄存器为D8192）

3. 关键说明

• FX 模拟量模块寄存器：FX2N-4DA 的各通道输出寄存器为 D8192（通道 0）、D8194（通道 1）等，需根据模块手册确认。

• 除法处理：三菱 FX 的整数除法会舍去小数，若需要更高精度，可先放大 1000 倍计算，再缩小 1000 倍（如用浮点数指令 FLT 转换后计算）。

三、触摸屏设置要点

1. 建立变量连接：在触摸屏组态软件（如威纶通 EBPro、西门子 WinCC）中，添加 PLC 的变量（如 D100、DB1.DBD0），设置为输入框类型。

2. 输入限制：在触摸屏输入框中设置数值范围（如 0-100），防止用户输入超出工程量范围的数值，减少 PLC 端的处理压力。

3. 数据类型匹配：触摸屏变量的数据类型需与 PLC 变量一致（如 PLC 用实数，触摸屏也选浮点数；PLC 用整数，触摸屏选整数）。

四、常见问题处理

1. 模拟量输出与计算值不符：

• 检查模拟量模块的量程设置（如是否正确选择 4-20mA，而非 0-20mA）。

• 核对标度变换公式中的常量（如 Dig_Min、Dig_Max 是否与模块手册一致）。

2. 触摸屏输入值无法传递到 PLC：

• 检查触摸屏与 PLC 的通讯连接（如网线、串口是否正常，通讯参数是否匹配）。

• 确认变量地址是否正确（如 DB 块编号、寄存器地址是否对应）。

总结

1. 实现触摸屏输入转 PLC 模拟量输出的核心是线性标度变换公式，需根据工程量范围和模拟量模块的数字量范围完成转换。

2. 编程时要加入边界限制逻辑，防止输入值超出范围导致模拟量输出异常。

3. 触摸屏需与 PLC 做好变量地址和数据类型的匹配，并设置输入范围限制，提升系统稳定性。