краткая теорияМодули аналоговых входов позволяют измерять при помощи ПЛК различные непрерывно изменяющиеся во времени физические величины. В случае конфигурирования аналогового входа для измерения унифицированного сигнала – это напряжение или ток, в случае подключения первичных преобразователей (датчиков) – соответствующая физическая величина (температура, давление, расход и т.д.). В зависимости от конкретной модели ПЛК количество аналоговых входов может быть различным, а также различно их назначение. Так,дляОВЕН ПЛК возможны четыре стандартных варианта подключения аналоговых входов: датчик унифицированного сигнала, датчик типа термопара, датчик типа термосопротивление (терморезистор) и контактный датчик. Не подвергнутые обработке сигналы от датчиков весьма разнообразны и диапазон их изменения составляет от нескольких милливольт (для термопары) до сотен вольт для тахогенератора. Они могут быть вызваны изменениями напряжения постоянного тока, переменного тока или сопротивления. Поэтому очевидно, что необходимо использовать некоторую стандартизацию сигналов, которую выполняют специальные нормирующие преобразователи, как правило, встроенные в датчик, либо подключаемые отдельно.После этого стандартизированный сигнал, несущий информацию об измеряемой величине, может быть подан на обычный аналоговый вход. Каким должен быть стандартизированный сигнал? Самый распро-страненный стандарт представляет аналоговый сигнал в виде тока с диапазоном изменения 4—20 мА, где 4мА соответствует минимальному уровню сигнала, а 20 мА — максимальному. Его широкое распространение объясняется следующими причинами: -на передачу токовых сигналов не оказывает влияние сопротивление соединительных проводов, поэтому требования к диаметру и длине соединительных проводов (а значит, и к стоимости) снижаются; -токовый сигнал работает на низкоомную (по сравнению с сопротивлением источника сигнала) нагрузку, поэтому наведенные электромагнитные помехи в токовых цепях малы по сравнению с аналогичными цепями, в которых используются сигналы напряжения; -обрыв линии передачи токового сигнала 4…20 мА однозначно определяется измерительными системами по нулевому уровню тока в цепи (в нормальных условиях он должен быть не меньше 4 мА); -токовый сигнал позволяет не только передавать полезный информационный сигнал, но и обеспечивать электропитание самого нормирующего преобразователя – минимально допустимого уровня 4 мА достаточно для питания современных электронных устройств. Унифицированные сигналы применяются не только для связи с первичными датчиками, но и для связи между собой других устройств промышленной автоматики: регистраторов, регуляторов, контроллеров и исполнительных устройств. Применение унифицированных сигналов регламентировано ГОСТ 26.011-80. Стандарт устанавливает допустимые диапазоны унифицированных сигналов, а также вводит ограничения на величину сопротивления источников и приемников этих сигналов. В ряду унифицированных сигналов есть сигналы напряжения 0…1, 0…10 В и сигналы тока 0…5, 0…20, 4…20 мА. Термосопротивлением называется параметрический измерительный преобразователь, активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры. Термоспротиивления бывают металлические (терморезисторы) и полупроводниковые (термисторы). Сопротивление терморезисторов при 0°C равно 10, 50, 100 Ом, что отражается в их обозначении: ТСМ10, ТСМ50, ТСМ100 (термосопротивление медное). Медные терморезисторы имеют практически линейную зависимость сопротивления R от температуры t: R=R0*(1+ Обычно при измерении температуры с помощью термосопротивления на его чувствительный элемент (ЧЭ) подают стабилизированный ток возбуждения. В результате на датчике возникает разность потенциалов, пропорциональная сопротивлению, а значит, и измеряемой температуре. Поскольку ЧЭ имеют малое номинальное сопротивление, сравнимое с сопротивлением подводящих проводов, то должны быть приняты меры по устранению влияния сопротивления подводящих проводов на измерение температуры.Эффективность мер определяется методом измерения и способом подключения ко вторичному прибору. Основных схем подключения три:двухпроводная;трехпроводная;четырехпроводная. В простейшей двухпроводной схеме влияние сопротивления подво-дящих проводов не устраняется. Напряжение измеряется не только на ЧЭ, но и на соединительных проводах. 
Рисунок 1 – Измерение температуры при помощи двухпроводной схемы Ut = Uизм - Ur1 - Ur2 Двухпроводная схема может быть использована в случае, если со-противлением подводящих проводов (r1,r2) можно пренебречь по сравнению сRt.Влияние сопротивления соединительных проводов в трехпроводной схеме устраняется путем компенсации. Компенсация возможна, если соединительные провода одинаковы. В этом случае появляется возможность выделить отдельно напряжение на соединительных проводах и скомпенсировать его. 
Рисунок – Измерение температуры при помощи трехпроводной схемы Ut = Uизм - Ur1 - Ur2  Uизм - 2UпРавенство сопротивлений соединительных проводов и их темпера-турных зависимостей является основным условием применимости трехпро-воднойсхемы.В четырехпроводной схеме питание ЧЭ током возбуждения производится с помощью одних проводов, а измерение разности потенциалов на ЧЭ – с помощью других. Если измерение напряжения производится высокоомным вольтметром (ток через r2 и r3 не течет), то влияние сопротивления всех проводов полностью исключается. 
Рисунок – Измерение температуры при помощи четырехпроводной схемы Погрешности измерения, которые возникают за счет влияния соединительных проводов, для различных схем приведены в таблице 1. Таблица 1 – Вычисление погрешности при влиянии сопротивления соединительных проводов
Действующий стандарт на технические требования к терморезисторам: ГОСТ Р 8.625-2006 (Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний). Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). Термопара (термоэлектрический измерительныйпреобразователь) представляет собой электрическую цепь, состоящую из двух различных проводников, соединенных между собой в двух точках (спаев) – свободный (холодный) спай и рабочий (горячий) спай. Если температуру одного спая сделать отличной от температуры другого, то в цепи потечет ток под действием ЭДС, называемой термоэлектродвижущей силой (термоЭДС), которая в первом приближении пропорциональна разности температур. Зависимость тем-пературы горячего спая от термоЭДС при температуре холодного спая равной 0°С называют номинальной статической характеристикой (НСХ) термопары. Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94. Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров, классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001. В зависимости от типа НСХ термопары подразделяются на: платинородий-платиновые — ТПП13 — Тип R; платинородий-платиновые — ТПП10 — Тип S; платинородий-платинородиевые — ТПР — Тип B; железо-константановые (железо-медьникелевые) ТЖК — Тип J; медь-константановые (медь-медьникелевые) ТМКн — Тип Т; нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые) ТНН — Тип N; хромель-алюмелевые — ТХА — Тип K; хромель-константановыеТХКн — Тип E; хромель-копелевые — ТХК — Тип L; медь-копелевые — ТМК — Тип М; сильх-силиновые — ТСС — Тип I; вольфрам и рений — вольфрамрениевые — ТВР — Тип А-1, А-2, А-3. Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблаго-родных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001. В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. Тип L установлен только в немецком стандарте DIN 43710 и стандартные таблицы отличаются от таблиц для термопар ТХК. Наиболее часто сигналы с датчиков (аналоговые входы ПЛК) используются в качестве уставки для регуляторов различных физических величин. Регулятор— устройство, предназначенное для поддержания контролируемой величины на заданном уровне. 
Рисунок 4 – Схема работы регулятора аналогового типа В режиме аналогового регулирования ПЛК рассчитывает отклонение E текущего значения контролируемой величины T от заданной уставки Tуст.(т. е. рассогласование). В результате на выходе регулятора вырабатывается аналоговый сигнал Y, который направлен на уменьшение рассогласования E. Этот сигнал подается на исполнительное устройство регулятора в виде тока или последовательности импульсов (ШИМ). Широтно-Импульсная Модуляция (ШИМ) - это способ задания аналогового сигнала путём изменения ширины (длительности) прямоугольных импульсов. В выходном устройстве регулятора дискретного типа (реле, транзисторная или симисторнаяоптопара, выход для управления твердотельным реле), выходной сигнал преобразуется в последовательность управляющих импульсов с длительностью D (см. рисунок 5): 
Рисунок 5 – Принцип ШИМ D – длительность импульса, с;Тсл – период следования импульсов, с (задается пользователем при программировании);Y – выходной сигнал регулятора. Если в качестве выходного устройства используется ЦАП, выходной сигнал преобразуется в пропорциональный ему ток 4...20 мА или напряжение 0...10 В. |
*t), где R0 - сопротивление преобразователя при 0°C, 