欧姆龙 MAD42 模拟量模块与电子尺（位移传感器）的连接程序，核心是完成模拟量输入信号的采集、量程转换、数据校准，将电子尺的电压 / 电流信号（如 0-10V、4-20mA）转换为实际的位移数值（如 0-100mm），同时包含模块配置、接线规范和程序容错处理，以下是可直接落地的完整方案（以 CP 系列 PLC 为例，适配 MAD42 的 4 路模拟量输入特性）。
一、核心前提：MAD42 模块与电子尺基础配置
1. MAD42 模块关键参数
输入类型：4 路模拟量输入（电压 / 电流可选，通过端子跳线设置）；
输入范围：电压 0-10V、1-5V；电流 4-20mA（需短接对应端子跳线）；
分辨率：12 位（0-10V 对应数字值 0-4095，4-20mA 对应数字值 409-4095）；
数据存储：输入值存储在 PLC 的 CIO 区，通道 0 对应 CIO200，通道 1 对应 CIO202，依此类推（双字存储）。
2. 电子尺接线规范（以 0-10V 电压型为例，最常用）
| MAD42 端子 | 电子尺端子 | 接线说明 |
|---|---|---|
| VIN0+（1 号端子） | 信号正（OUT+） | 电子尺电压信号输出正 |
| VIN0-（2 号端子） | 信号负（OUT-） | 电子尺电压信号输出负 |
| 24V+（19 号端子） | 电源正（VCC） | 给电子尺供电（DC24V） |
| 0V（20 号端子） | 电源负（GND） | 电子尺电源地，与信号地共地 |
⚠️ 关键：
电子尺与 MAD42 的电源地、信号地必须单点共地，避免地电位差导致信号漂移；
接线用屏蔽双绞线，屏蔽层单端接地（MAD42 侧），远离动力线，减少干扰。
3. MAD42 模块跳线设置
电压输入（0-10V）：将通道 0 的跳线拨至 “V” 侧；
电流输入（4-20mA）：将通道 0 的跳线拨至 “I” 侧，并短接 “V/I” 短接片；
未使用通道：跳线拨至 “OFF”，避免干扰。
二、核心程序实现（欧姆龙 CX-Programmer，梯形图 + ST 语言）
以0-10V 电子尺（量程 0-100mm） 为例，实现 “模拟量采集→量程转换→数据滤波→位移显示” 全流程，程序包含容错处理（超量程报警、数据防抖）。
1. 变量定义（符号表）
| 符号名 | 地址 | 数据类型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| AI_Raw | CIO200 | INT | MAD42 通道 0 原始数字值（0-4095） |
| Dis_Act | D100 | REAL | 电子尺实际位移值（mm） |
| Dis_Filter | D104 | REAL | 滤波后位移值（消除波动） |
| Alarm_Over | M100 | BOOL | 超量程报警（位移 > 100mm 或 < 0mm） |
| K1 | D200 | REAL | 量程转换系数（100/4095≈0.02442） |
2. 程序段 1：模拟量原始值采集
ladder
// 读取MAD42通道0的原始数字值，存入AI_Raw（CIO200） LD SM0.0 MOV CIO200, AI_Raw
3. 程序段 2：量程转换（数字值→实际位移）
核心公式：实际位移原始数字值电子尺满量程模拟量满量程数字值（0-10V 对应数字值 0-4095，电子尺满量程 100mm，系数 = 100/4095≈0.02442）
st
// ST语言实现量程转换，适配高精度计算 VAR AI_Raw: INT := CIO200; Dis_Act: REAL := D100; K1: REAL := 100.0/4095.0; // 转换系数 END_VAR // 量程转换 Dis_Act := REAL(AI_Raw) * K1; D100 := Dis_Act; // 超量程判断（容错处理） IF Dis_Act > 100.0 OR Dis_Act < 0.0 THEN M100 := TRUE; // 超量程报警置位 ELSE M100 := FALSE; END_IF;
4. 程序段 3：数据滤波（消除电子尺信号波动）
采用滑动平均滤波（取 5 次采样值平均），避免位移值频繁跳变：
st
VAR Dis_Buf: ARRAY[0..4] OF REAL; // 缓存5次位移值 Dis_Filter: REAL := D104; i: INT := 0; Sum: REAL := 0.0; END_VAR // 循环更新缓存数组 FOR i := 4 TO 1 BY -1 DO Dis_Buf[i] := Dis_Buf[i-1]; END_FOR; Dis_Buf[0] := Dis_Act; // 最新值存入数组首位 // 计算平均值（滤波） Sum := Dis_Buf[0] + Dis_Buf[1] + Dis_Buf[2] + Dis_Buf[3] + Dis_Buf[4]; Dis_Filter := Sum / 5.0; D104 := Dis_Filter;
5. 程序段 4：4-20mA 电子尺适配（扩展）
若电子尺为 4-20mA 型（量程 0-100mm），需调整转换公式：实际位移原始数字值（4mA 对应数字值 409，20mA 对应 4095，系数 = 100/3686≈0.02713）
st
// 4-20mA量程转换 Dis_Act := (REAL(AI_Raw) - 409.0) * (100.0/(4095.0-409.0));
三、程序调试与校准（现场必做）
零点校准：电子尺拉至 0mm 位置，若采集的原始值≠0，在程序中增加零点偏移补偿：
st
Dis_Act := (REAL(AI_Raw) - 偏移值) * K1;
（如原始值 = 50，偏移值设为 50，抵消零点误差）
满量程校准：电子尺拉至满量程（如 100mm），若实际计算值 = 98mm，调整转换系数：
st
K1 := 100.0/(4095.0 - 偏移值); // 微调系数至100/4045≈0.02472
滤波参数调整：若位移波动仍大，增加缓存数组长度（如改为 10 次平均），但会降低响应速度，需平衡精度与实时性。
四、常见问题与解决
| 故障现象 | 核心原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 位移值始终为 0 | 接线错误 / 跳线设置错 | 核对 VIN0+/- 接线，确认跳线拨至 “V”（电压）或 “I”（电流） |
| 位移值跳变剧烈 | 干扰 / 未滤波 | 屏蔽线单端接地，启用滑动平均滤波，增加滤波次数 |
| 位移值与实际不符 | 转换系数错误 / 零点偏移 | 重新计算转换系数，增加零点偏移补偿 |
| 超量程报警误触发 | 电子尺供电不稳 | 给电子尺单独供电（DC24V 开关电源），避免与 PLC 共电源 |
总结
MAD42 与电子尺连接的核心是正确接线 + 跳线设置 + 量程转换，0-10V 和 4-20mA 的转换公式需区分（4-20mA 需减去 4mA 对应的数字值）；
程序中必须增加滤波处理（滑动平均）和容错判断（超量程报警），避免信号波动和异常值影响控制逻辑；
现场调试的关键是零点和满量程校准，通过偏移补偿和系数微调，确保位移值与实际一致。
