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图4-2模拟输入量单极性格式
在双极性格式中，4个连续的0使得ADC计数值每变化1个单位，数据字中则以16为单位变化。
图4-3模拟输入量双极性格式
2.模拟量输出格式：
图4-4模拟输出量的电流/电压格式
注意到，电压型的模拟量信号，由于电压输入端的输入内阻很高（例如S7-200的模拟量模块为10兆欧），极易引入干扰。一般电压信号是用在控制设备柜内电位器设置，或者距离非常近、电磁环境好的场合。因为电流输入端的输入阻抗较小，所以电流型信号不容易受到传输线沿途的电磁干扰，因而在工业现场获得广泛的应用。电流信号可以传输比电压信号远得多的距离。理论上，电流信号的传输距离受到以下几个因素的制约：信号输出端的带载能力，以欧姆数值表示（如700Ω）；信号输入端的内阻；传输线的静态电阻值（来回是双线）信号输出端的负载能力必须大于信号输入端的内阻与传输线电阻之和。当然实际情况不会完全符合理想的计算结果，传输距离过长会造成信号衰减，也会引入干扰。
一般先用信号变送器把模拟信号变换成统一的标准信号（如4~20mA的直流电流信号，1~5V的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块。EM231模拟量输入（4输入）内部电路示意图见附录图2。模拟量扩展模块EM231电流信号用3个端子并采用四线制接法（例如RC，C+，C-，其中RC要与C+端子短接，见附录图3）。
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滤波A/D光耦电合内电部路 图4-5模拟量输入模块内部图
模拟模块测量量程的选择可使用DIP开关组态输入通道。
表4-1 EM231 4路输入的DIP开关设置表
SW1 ON ON SW2 ON OFF SW3 OFF ON 满量程输入 0~5V 0~20mA 0~10V 分辨率 1.25mV 5μA 2.5mV 3.模拟模块抗干扰的措施
（1）传感器线尽可能短；
（2）传感器线使用屏蔽的双绞线； （3）仅在传感器侧将屏蔽接终端； （4）未用通道应短接；
（5）通过隔离输入信号或输入信号参考于模拟量模块外部24 V电源的公共端，即电源端子M、输入通道A-、B-等相连，确保输入信号范围在技术规范所规定的共模电压之内。
4.4 ph变送器、流量变送器的选择
ph变送器选择具有高抗干扰能力，输入/输出隔离式的二线式pH变送器ph300。同时ph300具有微机接口,可输出电流4~20mA对应0.0~100.0% ；电压1~5V对应0.00~100.0%。 Dwyer SF系列流量变送器流量范围：0.5~15GPM(2~60LPM)；精度：±2%满量程；温度范围：20~225℉（-7~107℃）；输出信号： 4~20mA。
例如，量程为2~60LPM的液体流量变送器的输出信号是4~20mA，设转换后得到的数字为N，试以LMP为单位表示流量值LMP：
4~20mA的模拟量对应数字量6400~32000，即2~60LPM对应于数字量6400~32000，流量的转换公式为
??60?2??N?6400??58?N?6400?LMP （4-1） LMP????25600??32000?6400??LMP
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5 软件设计
5.1 软件设计 5.1.1 软件总体功能
本程序分为三部分：主程序、子程序和中断程序。
逻辑运算及报警处理程序等放在主程序中，系统初始化的一些工作放在初始化程序中完成，这样可以节省扫描时间。利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。
5.1.2控制功能的完成
本系统的自动控制功能主要分以下几个部分： 1.浆液制备、烟气控制与吸收塔的联动控制
在本系统中，浆液制备系统的搅拌存放的浆液、吸收塔系统中的氧化风机与增压风机以及烟气系统中的吹入风机全部实行联动控制；当浆液制备系统中的浆液制备开始后，制备的浆液满足吸收塔的浆液要求且输送到吸收塔中，烟气系统中的吹入风机和增压风机才能开启。当吸收塔中有石灰石浆液时，就要启动氧化风机和循环泵。 2.吸收塔的ph控制与石灰石浆液的流量控制
吸收塔的石灰石浆液ph值是影响二氧化硫吸收的一个重要因数，用作吸收的浆液ph值一般在5.5~6.2之间。设定吸收浆液的ph值，通过PID 模块实现串级控制，调节输送浆液阀门的开度，从而达到控制浆液ph值的功能。吸收浆液ph值的PID控制作为主PID控制。而输入浆液的流量控制作为副PID控制。以确保有合适流量的浆液流入吸收塔，维持吸收塔中浆液的ph值在预定的范围。（附录中附有控制流程图和程序）
5.2 软件的采集控制部分
采用PLC的PID控制实现ph值控制与流量控制。
在程序中最多可以用8条PID指令。每一个PID指令用一个回路号和一个回路号。不同的PID指令不能使用相同的回路编号。
回路表包含9个参数，用来控制和监视PID运算。这些参数分别是过程变量当前值(PVn)，过程变量前值(PVn-1)，设定值(SPn)，输出值(Mn)，增益(KC)，采样时间(Ts)，积分时间(TI)，微分时间(TD)和积分项前值(MX)。
为了让PID运算以预想的采样频率工作，PID指令必须用在定时发生的中断程序中，或者用在主程序中被定时器所控制以一定频率执行。采样时间必须通过回路表输入到PID运算中。
5.2.1 PLC的PID算法
1.PID算法
由于计算机从第一次采样开始，每有一个偏差采样值必须计算一次输出值，只需要保存偏差前值和积分项前值。作为数字计算机解决的重复性的结果，可以得到在任何采样时刻必须计算的方程的一个简化算式。简化算式是：
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Mn = KC * en + KI * en + MX + KD *(en - en-1) (5-1) 输出 = 比例项 + 积分项 + 微分项
其中：Mn是在第n个采样时间，回路输出的计算值 KC 是回路增益
en 是采样时刻n的回路误差值
en-1 是回路误差的前一个数值(在第n-1个采样时间) KI 是积分项的比例常数
MX 是积分项的前一个数值(在第n-1个采样时间) KD 是微分项的比例常数
CPU实际使用以上简化算式的改进形式计算PID输出。这个改进型算式是： Mn = MPn + MIn + MDn (5-2) 其中：输出Mn 是在采样时间n时的回路输出的计算值
比例项MPn 是在采样时间n时回路输出比例项的数值MPn = KC * (SPn - PVn) 积分项MIn是在采样时间n时回路输出积分项的数值MI=KC?TS? (SP-PV)+MI TITS微分项MDn是在采样时间n时回路输出微分项的数值MD=KC?TD? (PVn-1-PVn)+MI
为了下一次计算微分项值，必须保存过程变量，而不是偏差。在第一采样时刻，初始化为PVn-1=PVn。
其中：MPn 是在采样时间n时的回路输出的比例项值 KC 是回路增益
SPn 是在采样时间n时的设定值的数值 PVn 是在采样时间n时过程变量的数值 MIn 是在采样时间n时的回路输出积分项的数值 TS 是回路采样时间
TI 是回路的积分周期(也称为积分时间或复位)
MX 是在采样时刻n-1时的积分项的数值(也称为积分和或偏差) MDn 是在采样时间n时回路输出微分项的数值 TD 是回路的微分周期(也称为微分时间或速率) SPn 是在采样时间n时设定点的数值 SPn-1 是在采样时间n-1时设定点的数值 PVn 是在采样时间n时过程变量的数值 PVn-1 是在采样时间n-1时过程变量的数 2.回路输出/输入值标准数值的标定变换[10]
在使用PLC的PID指令时，要注意到输进PID指令的过程变量、给定值和输出值是0.0和1.0之间的一个标准化了的实数值。而设定值和过程变量都可能是现实世界的值，
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