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模拟量信号分时复用通过 PLC 控制多路切换器（如 CD4051、ADG708 等 8 通道模拟开关），让 1 个模拟量输入（AI）通道轮流采集多个模拟量信号，适用于非实时场景（如采样频率≤1Hz）。以下是基于三菱 FX3U PLC 的具体程序示例，包含硬件接线逻辑和梯形图程序。

一、硬件准备与接线

1. 核心组件

• PLC：FX3U-4AD（模拟量输入模块，1 个通道即可）。

• 多路切换器：CD4051（8 通道，控制信号 A/B/C 为 3 位二进制，选通 1 路输入）。

• 模拟量信号源：3 路（如温度传感器 0-10V 输出，分别为 T1、T2、T3）。

2. 接线逻辑

• 切换器控制端：CD4051 的 A/B/C 引脚接 PLC 的数字量输出 Y0/Y1/Y2（3 位二进制控制 8 个通道）。

• 模拟量输入：CD4051 的公共输出端（COM）接 FX3U-4AD 的 AI 通道（如 CH1，电压输入 0-10V）。

• 信号源：T1 接 CD4051 的 IN0，T2 接 IN1，T3 接 IN2（其余通道空置）。

• 电源：CD4051 需 DC5V 供电，与 PLC 共地（0V 相连）。

二、程序设计思路

1. 切换周期：设为 1 秒（1000ms），每路信号采集时间 200ms（确保信号稳定），3 路信号总周期 600ms，预留 400ms 冗余。

2. 控制逻辑：

• 用定时器触发通道切换，Y0/Y1/Y2 组合输出 3 位二进制码（000→IN0，001→IN1，010→IN2）。

• 每切换到 1 路通道，延迟 200ms 后读取 AI 值，存储到对应数据寄存器（D10=T1，D20=T2，D30=T3）。

三、梯形图程序示例（三菱 GX Works2）

1. 定时器与通道切换控制

plaintext

// 主定时器：1秒周期（K100=100×10ms=1000ms）
LD M8000
TON T0, K100  // T0=1秒后导通

// 通道切换计数：0→1→2→0循环（用D0存储当前通道号）
LD T0
RST T0        // 复位定时器，重新计时
INC D0        // 通道号+1
CMP D0 K3 M0  // 比较D0与3：M0=1（D0=3时），否则M1=1
LD M0
RST D0        // 当D0=3时，复位为0（循环0-2）

2. 通道选通信号（Y0/Y1/Y2 输出）

plaintext

// 通道0（IN0，T1）：D0=0时，Y0=0,Y1=0,Y2=0（二进制000）
LD M8000
CMP D0 K0 M10
LD M10
OUT Y0
OUT Y1
OUT Y2
RST Y0        // Y0=0
RST Y1        // Y1=0
RST Y2        // Y2=0

// 通道1（IN1，T2）：D0=1时，Y0=1,Y1=0,Y2=0（二进制001）
LD M8000
CMP D0 K1 M20
LD M20
SET Y0        // Y0=1
RST Y1
RST Y2

// 通道2（IN2，T3）：D0=2时，Y0=0,Y1=1,Y2=0（二进制010）
LD M8000
CMP D0 K2 M30
LD M30
RST Y0
SET Y1        // Y1=1
RST Y2

3. 模拟量读取与存储（调用 FX3U-4AD 模块指令）

plaintext

// 通道0（T1）读取：延迟200ms确保信号稳定
LD M10                  // D0=0时触发
TON T1, K20             // T1=200ms后读取
LD T1
RST T1
FROM K0 K1 D10 K1       // 从4AD模块（K0）的CH1（K1）读取1个字到D10（T1值）

// 通道1（T2）读取
LD M20                  // D0=1时触发
TON T2, K20             // T2=200ms后读取
LD T2
RST T2
FROM K0 K1 D20 K1       // 读取到D20（T2值）

// 通道2（T3）读取
LD M30                  // D0=2时触发
TON T3, K20             // T3=200ms后读取
LD T3
RST T3
FROM K0 K1 D30 K1       // 读取到D30（T3值）

4. 数据转换（将模块原始值转为实际物理量）

FX3U-4AD 读取 0-10V 信号的原始值为 0-4000（对应 0-10V），需转换为实际单位（如温度 0-100℃）：

plaintext

// T1实际温度=（D10/4000）×100℃
LD M8000
MOV D10 D11
MUL D11 K100 D12       // D12 = D10×100
DIV D12 K4000 D13      // D13 = T1实际温度（℃），存储到D13

// T2、T3同理，分别计算后存D23、D33

四、程序说明与注意事项

1. 切换频率：示例中 1 秒切换 3 路信号，每路采样周期约 333ms，若需更高频率可缩短定时器时间（如 500ms 周期），但需确保信号稳定（至少 100ms 延迟）。

2. 通道扩展：若需采集更多信号（如 8 路），只需增加 D0 的比较值（K8），并扩展 Y0/Y1/Y2 的控制逻辑（二进制 000~111）。

3. 干扰处理：模拟量信号线需用屏蔽线，切换器与 PLC 共地，必要时在切换器输出端加 RC 滤波电路（100Ω 电阻 + 104 电容）。

4. 误差校准：不同通道可能存在微小偏差，可在程序中加入补偿值（如 D13 = 计算值 + 2），通过实际测量校准。

该方案适合临时解决模拟量通道不足问题，若需高精度或实时性，建议加装扩展模块。