2025/10/28 04/14/13
你是不是也曾对着PLC屏幕上那一串看不懂的数字发愁，心里琢磨着：“这个温度变送器传来的4-20mA信号，到底怎么才能转换成真实的温度值啊？” 别担心，今天咱们就用最直白的大白话，把这个看似高深的问题彻底讲清楚。说实话，我刚接触这块时也绕了不少弯路，但一旦理解了核心原理，你会发现它其实挺直接的！
一、基础篇：为什么是4-20mA？
在深入编程之前，咱们先得搞懂一个基本问题：为啥工业上偏偏钟情于4-20mA这个信号？
简单来说，4-20mA电流信号主要有三个实实在在的好处：
- 抗干扰能力强：比起电压信号，电流在长距离传输时更稳定，不容易受线路电阻和外界噪声的影响。
- 断线故障可识别：信号一旦掉到4mA以下（比如0mA），PLC立马就能知道是传感器断线或者电源出问题了，相当于自带故障诊断功能。
- 国际通用标准：几乎所有的传感器、变送器和PLC模块都支持这个标准，兼容性没得说。
这里有个关键点常被忽略：4mA对应的是“零点”，而不是“0mA”。比如一个量程0-200℃的温度变送器，4mA代表0℃，20mA才代表200℃。这个“活零点”的设计正是故障检测的关键。二、硬件连接：千万别在这一步踩坑！
好了，现在你手里有一个输出4-20mA的温度变送器，还有一个PLC模拟量模块（比如常用的西门子EM235）。接下来最要紧的一步——接线！很多新手就在这儿功亏一篑。
- 1找到你的24V直流电源、温度变送器和PLC模拟量模块。
- 2切记：不要直接从24V正极处断开去接模块的信号输入端！这是最常见的错误接法，模块会无法正常工作。
- 3规范的接法是：将电源的负极接到模拟量模块的A-端；将温度变送器的输出负极（信号线）接到模块的RA端，同时将RA端和A+端短接在一起。这样，变送器输出的4-20mA电流会流经模块内部的一个250Ω标准电阻，产生1-5V的电压信号，这个电压才是A/D转换器真正读取的东西。
如果是电压输出的传感器，接线就更简单了，直接连到A+和A-，RA端让它空着就行。看，硬件连接这块儿，细心一点就能避免很多麻烦。三、核心原理：转换公式的推导（其实就一道数学题）
这是最关键的一步，也是很多朋友觉得最“头大”的地方。别怕，咱们用小学数学的“相似三角形”原理就能搞定。
想象一下，4-20mA的电流信号，对应到PLC里变成一个数字。对于西门子S7-200系列（EM235模块）来说，4mA对应数字量6400，20mA对应数字量32000。而你的温度变送器，假设量程是0~200℃，即4mA对应0℃，20mA对应200℃。
- 点A：(电流4mA, 数字量6400) 对应 (温度0℃)
- 点B：(电流20mA, 数字量32000) 对应 (温度200℃)
它们之间的关系是一条直线。根据比例关系，那个万能的转换公式浮出水面了：实际温度值 = (模拟量输入值 - 6400) × (200 - 0) ÷ (32000 - 6400) + 0
实际工程值 = (AIWx - 数字量下限) × (工程量程上限 - 工程量程下限) ÷ (数字量上限 - 数字量下限) + 工程量程下限
举个栗子，如果你的温度量程是-40℃~80℃（跨度120℃），模拟量输入值AIWx是19200，代入公式就是：
实际温度 = (19200 - 6400) × 120 ÷ (32000 - 6400) + (-40) = 20℃。看，是不是清晰多了？
四、实战编程：整数运算与实数运算
公式懂了，下一步就是让PLC来算。这里通常有两种选择：整数运算和实数运算。选择哪种取决于你对计算精度的要求。
如果你的温度显示只需要整数，比如显示“125℃”就够了，那用整数运算可以节省PLC的计算资源。梯形图里主要是用整数乘法、除法指令来处理。不过要注意，整数运算会截断小数部分，可能有点误差。
如果需要更精确的结果（比如控制要求很高，需要1253℃这样的值），或者你的温度量程是小数（比如压力变送器量程0~10Mpa），那就必须用实数运算了。在STEP 7-Micro/WIN里，你需要用到实数（浮点数）相关的数学运算指令。
一个良好的编程习惯是，把这个转换过程打包成一个可重用的子程序（比如SBR_0）。这样，你的程序里有几个模拟量输入需要转换，就直接调用这个子程序几次，传入不同的参数（如AIWx地址、量程上下限等）就行了，程序会变得非常简洁、易读。
五、案例浅析：一个简单的温度控制逻辑
光说不练假把式。假设一个场景：一个罐子需要用蒸汽加热，温度变送器量程0-200℃，信号4-20mA进PLC（EM235模块）。PLC根据设定的温度（比如120℃），输出一个4-20mA信号去控制一个蒸汽阀门。
- 读入温度：通过模拟量输入模块读取变送器的信号，并利用上面的转换公式，将数字量转换成实际的罐内温度值。
- 如果温度低于设定值10℃以上，让阀门全开，快速加热。
- 如果温度低于设定值只有1-2℃，让阀门只打开四分之一或八分之一，慢慢加热，防止超调。
这种“渐近比较”的控制方式，在实际工程中很常用，既保证了速度，又保证了稳定。六、个人心得与常见误区
- “我的读数怎么老是跳？”：模拟量容易受干扰。检查一下你的信号线是不是用了屏蔽电缆，并且屏蔽层要单端接地。PLC的模拟地（M端）接不接地也有讲究，有时浮地（不接地）反而抗干扰效果更好。
- “公式对了，但算出来值不对！”：百分之九十的问题出在硬件设置或接线。再次确认你的模拟量模块拨码开关是否设成了0-20mA电流输入模式？线接对了吗？
- “同一个子程序被多次调用，会不会乱？”：放心，不会。只要你在子程序里使用局部变量（L变量）或者做好地址规划，调用时传入不同的参数，PLC能很好地处理。
归根结底，理解原理比死记硬背一个公式重要得多。一旦你明白了4-20mA、数字量、工程值三者之间那个简单的线性关系，无论面对什么品牌的PLC、什么量程的变送器，你都能自己推导出正确的转换方法。这，才算真正掌握了核心。好了，关于温度变送器4-20mA转换程序的话题，咱们就先聊到这。希望这些大白话的讲解能帮你拨开迷雾。编程的世界就是这样，多动手试一试，多踩几个坑，水平不知不觉就上去了。加油！
