PLC测量温度，读取不到数据怎么办？

引言

PLC广泛应用于各种测量与控制场景，其中测量水温便是较为常见的一项应用，从一杯水的温度，到大型熔炉的数千度高温，PLC是如何做到精准测量的呢？

本文将以一个简单的“测量水杯温度”为例，为您层层剖析PLC温度测量的完整工作流程，并深入理解其背后的核心概念：模拟量。

一、 准备“感官”与“神经”：必不可少的硬件三件套

要让PLC“感知”到温度，我们无法直接将水杯连接到它身上。我们需要一个“翻译团队”，将物理世界的温度，翻译成PLC能够理解的“语言”，电信号。这个团队由三位核心成员组成：

热电阻：温度的“触觉神经末梢”

角色定位：

温度传感器，直接与被测对象（水杯）接触，是感知温度的第一线。

工作原理：

热电阻的神奇之处在于，其电阻值会随着温度的变化而发生规律性的改变。最常见的是铂热电阻（如Pt100），它在0℃时电阻值为100Ω，温度每升高1℃，电阻值大约增加0.385Ω。这种稳定、线性的关系，使其成为工业测温的黄金标准。

举例说明：

想象一下，我们将一支Pt100热电阻探头插入水杯中。如果水温是25℃，那么它的电阻值大约就是100Ω + (25 × 0.385Ω) = 109.625Ω。这个电阻值，就是温度最原始的“物理形态”。

温度变送器：信号的“专业翻译官”

对于4-20mA信号：

0℃对应4mA，100℃对应20mA。那么25℃对应的电流值为4mA + (20mA - 4mA) × (25 / 100) = 4mA + 16mA × 0.25 = 8mA。

对于0-10V信号：

0℃对应0V，100℃对应10V。那么25℃对应的电压值为10V × (25 / 100) = 2.5V。

这个8mA或2.5V的信号，就是温度的“标准电信号形态”，它稳定、抗干扰能力强，适合长距离传输。

角色定位：

信号转换器，负责将传感器微弱、非标准的信号，放大并转换成标准化的工业信号。

工作原理：

PLC直接测量微小的电阻变化非常困难且容易受干扰。温度变送器的作用就是解决这个问题。它接收来自热电阻的电阻值信号，通过内部精密电路进行测量和计算，然后输出一个与温度成比例的、标准化的电流信号（如4-20mA）或电压信号（如0-10V）。

举例说明：

假设我们配置的温度变送器量程为0-100℃。当它检测到热电阻的电阻值为109.625Ω（对应25℃）时，它会进行换算：

PLC：系统的“中央处理器”

角色定位：

决策核心，接收标准电信号，并将其还原为有意义的温度数值，用于后续的逻辑控制、显示或记录。

工作原理：

PLC需要配备专门的模拟量输入模块。这个模块就像一个高精度的“万用表”，可以精确测量输入的电流或电压值，并将其转换成PLC内部可以处理的数字格式。

二、 四步工作流：从物理量到数字值的奇妙旅程

现在，我们将硬件串联起来，看看一个完整的温度测量流程是如何发生的。

第一步：物理量采集——热电阻感知温度

热电阻探头浸入水中，其内部的铂丝因温度变化而改变自身的电阻值。这是整个流程的起点，将无形的“热”转化为了有形的“电阻”。

第二步：信号转换——变送器输出标准电信号

温度变送器读取热电阻的当前电阻值，根据预设的量程范围，将其“翻译”成一个标准的4-20mA电流信号。这个信号通过两根导线，被送往PLC控制柜。

第三步：信号接收与A/D转换——PLC将电信号变为数字

PLC的模拟量输入模块接收到8mA的电流信号。模块内部的模数转换器会立即启动工作，将这个连续的模拟电流值，转换成一个离散的数字值。

举例说明：

假设我们的PLC模拟量模块是12位的，其数字量范围是0-4000（很多品牌如此设定，对应0-20mA）。那么：

4mA对应数字量0

20mA对应数字量4000

8mA对应的数字量就是4000 × (8mA - 4mA) / (20mA - 4mA) = 4000 × 4 / 16 = 1000。

此时，在PLC的内部寄存器中，温度的值暂时是数字“1000”。

第四步：标定与计算——PLC还原真实温度

数字“1000”对我们来说没有意义，PLC程序需要最后一步“解码”。工程师会在程序中编写一个简单的线性公式，将这个数字值换算回我们熟悉的摄氏度。

公式：

实际温度 = (当前数字值 / 量程数字值) × 温度量程

计算：

实际温度 = (1000 / 4000) × 100℃ = 0.25 × 100℃ = 25℃

至此，PLC成功地将水杯中的25℃温度，精准地还原并存储在了一个变量中。接下来，它就可以根据这个数值执行命令，比如：当温度高于30℃时，启动风扇降温；或者将温度显示在触摸屏上。

三、 核心概念解析：到底什么是“模拟量”？

在整个流程中，我们反复提到一个词，模拟量。它到底是什么？

模拟量，顾名思义，就是用一种连续变化的电信号，去“模拟”另一个连续变化的物理量。

物理世界是模拟的：

温度不是从25℃瞬间跳到26℃，而是连续地、平滑地经过25.1℃, 25.2℃, 25.3℃… 同样，压力、湿度、流量、光照强度等都是连续变化的。

电信号是理想的载体：

电流和电压也是可以连续变化的。用4-20mA的电流来模拟0-100℃的温度，就是建立了一一对应的“模拟”关系。电流的每一个微小变化，都精确对应着温度的一个微小变化。

与模拟量相对的是数字量，它只有两种状态：开或关、0或1、高电平或低电平。比如一个按钮是否被按下，一个指示灯是否亮起。

PLC的核心是数字逻辑，但它通过模拟量输入/输出模块这座“桥梁”，实现了与连续变化的物理世界的无缝对话。

综上所述，PLC测量水温是一个涉及多种硬件设备和复杂信号处理的过程。通过热电阻、温度变送器和PLC的协同工作，以及模拟量信号的转换和处理，我们能够准确地获取水杯中的水温信息。这一过程不仅展示了工业自动化技术的精妙之处，也为我们在其他领域的测量和控制应用提供了有益的借鉴。

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