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随着自动控制技术的不断发展，PLC逐渐代替了传统的继电器控制，使电气控制水平得到飞速发展。如今，PLC向着高性能多型化方面发展，不仅在处理开关量方面体现出不可比拟的优势，同时，在处理模拟信号方面，也得到了快速发展，为各种模拟信号的处理提供了条件。传感器以其性能稳定、可靠性高、反馈信号精确度高的特点，越来越多的应用到电气自动控制当中，也使电气自动控制水平越来越高。

1工作原理

线性位移传感器是利用磁致伸缩的原理来测量位移的，如图表1所示。其方式是一根导线穿过中空的波导管，波导管固定在传感器杆上，传感器外部有一活动的磁铁。传感器头部电子部件产生一脉冲，脉冲沿导线穿过波导管，电流脉冲产生的磁场与外部磁铁的静磁场相互作用，就在波导管上产生扭转或拉紧的脉冲或叫扭转力。在传感器头部，有两个磁耦合的线圈附着在对拉伸敏感的带子上，带子把通过线圈的拉紧脉冲转换为电返回脉冲传回传感器头部。从产生电流脉冲的一刻到测回返回脉冲所需要的时间乘以电脉冲的固定速度，就可以准确的算出磁铁的位置。这个过程是连续不断的，每当活动磁铁被带动时，新的位置很快被感测出来。由于磁铁和传感器无直接接触，输出信号又为绝对数值，因此，传感器既无任何磨损，又有绝对可靠性和准确性，在自动控制中应用越来越广泛。线性位移传感器将位置信号转变为标准模拟输出信号，送入PLC模拟输入单元进行处理，转变为数字信号供PLC应用。

图表 1线性位移传感器原理图

2硬件配置

根据橡胶压块机的控制要求，本系统采用MTS公司的LHMRO30M8902A0模拟传感器，主要技术参数电源24VDC，输出4~20mA，分辨率0.1mm，更新时间小于3ms。

根据控制设备和传感器不同，可选用不同型号的PLC。本系统选用OMRON公司的CQMIH系列PLC。该系列PLC为小型控制器，可处理模拟信号，但运行速度快且内置有RS-232端口，可直接与计算机或其他终端连接，控制指令丰富，能进行多种复杂的运算。CQM1H采用模块式结构，维护和扩展简便易行。模拟量处理单元选用有4路输入的CQM1-AD041模块，对传感器信号进行处理。

3配线   

3.1模拟输入量的设置

在安装模拟输入单元之前，首先根据模拟信号输入范围和路数进行DIP开关的设置。根据前8个开关的不同组合，设置输入路数和输入信号范围，如图表2所示。第9个开关进行字的设置，当开关9为ON时，模拟输入单元占用4个字64点；设为OFF时，模拟输入单元占用2个字32点，此时应把开关5到8设为OFF。在本系统中，使用两路输入，均为4~20mA，DIP设置1~4为ON，5~8为OFF，9为ON。

图表 2 模拟输入单元DIP开关设定

3.2配线

为防止外部干扰，外部连接采用双绞线屏蔽电缆，电缆屏蔽层一端接地，屏蔽电缆在走线时要与交流电缆分离，并且不要靠近主电路电缆、高压电缆或者一个不是PC的负载电缆，任何一个不用的输入点的正负端要接到屏蔽端子。电流信号输入如图表3接法。

图表 3 电流信号输入接线图

4编程

4.1 数据转换

模拟输入单元的转换范围是0000到0FFF或者十进制0000到4095。在本系统中，模拟输入信号范围是4到20mA时，16进制0030到0FD0或十进制0048到4048地址范围内的数据将被转换，如图表4所示。模拟量处理单元将上盖油缸位移传感器输入的电流信号转换为16进制数据0030到0FD0，模拟输入单元对每个输入值进行8次转换，计算出平均值，并把结果以数字存在输入字0200中，字的内容大约72ms刷新一次。

图表 4 数据转换

4.2定标

将某一范围内的输入电压或电流转换为另一范围内的值叫做定标。在本系统中，要把输入电流转换表示为一个位移数值，上盖油缸转换后值的范围应表示为0000到0890。定标程序如图表5，表示电源打开后，5号定时器开始工作，其UP标志在100ms后变为NO，存在字0200中的输入数据将传至DM0400，DM0400内的数据根据DM0500到DM0503里设定的参数进行定标，并把结果以BCD码存入DM0200里。模拟输入单元的精度在不作调整的情况下为±1％，如果精度不够，可用被测物最大值和最小值进行微调，或用参考电源进行微调，完成数据调整。

图表 5  定标程序

4.3数据设定

经过定标后的BCD数据必须经过数学运算后才能被应用。在本系统中，为保证上盖油缸运行平稳，将缸体位移分为26段，上盖油缸位置数据（后停止位部分）如图表6所示，首先确定上盖油缸传感器的零位，通过PC监测，捕捉到零位数据，通过软件写入或手编写入，上盖油缸后位数据根据现场实际情况用触摸屏写入，其他后位数据通过数学运算求出。上盖油缸数据设定程序如图表7所示，通过表比较指令，将即时数据与数据表比较，结果存入200字中。控制程序编制时，可直接引用200字中结果，达到控制上盖油缸运行的目的，即在启动段速率沿斜坡上升直至高速运行，减速时，分为三速，梯级递减，并沿斜坡下降运行直至停止，斜坡斜率通过比例阀控制器调节，各段运行距离由触摸屏设定，可在线调整。

4.4故障诊断

模拟输入信号范围为4~20mA，当输入电流小于3.8mA时，PLC启动模拟输入单元的断线检查功能，相应字的第12位置ON，上盖油缸传感器断线标志为00212，第13位用作错误标志，若DIP开关设置错误或无效而且模拟输入单元不工作，则错误标志置ON，上盖油缸错误标志为00213。出现错误或断线时，通过PLC发出信号报警，同时实现自动停车。报警程序如图表8。

5.结论

经过一年来的运行考验，直线位移传感器在使用中，定位精确，运行稳定，尚未发生任何故障，有效的保证了设备的正常运行。

【参考文献】CQMIH 使用说明书    OMRON

            橡胶压块机技术资料

自我介绍：刘宪中，男，山东淄博，齐鲁石化橡胶厂丁苯车间设备员，主要从事机电一体化研究工作。