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PLC中工程量轉(zhuǎn)換的基本方法

1、基本概念

　　我們生活在一個(gè)物質(zhì)的世界中。世間所有的物質(zhì)都包含了化學(xué)和物理特性，我們是通過(guò)對(duì)物質(zhì)的表觀性質(zhì)來(lái)了解和表述物質(zhì)的自有特性和運(yùn)動(dòng)特性。這些表觀性質(zhì)就是我們常說(shuō)的質(zhì)量、溫度、速度、壓力、電壓、電流等用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述的物理量，在自控領(lǐng)域稱(chēng)為工程量。這種表述的優(yōu)點(diǎn)是直觀、容易理解。在電動(dòng)傳感技術(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器可以直接顯示被測(cè)量的物理量，其中也包括機(jī)械式的電動(dòng)儀表。

　　2、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)

　　在電動(dòng)傳感器時(shí)代，中央控制成為可能，這就需要檢測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳送。但是紛繁復(fù)雜的物理量信號(hào)直接傳送會(huì)大大降低儀表的適用性。而且大多傳感器屬于弱信號(hào)型，遠(yuǎn)距離傳送很容易出現(xiàn)衰減、干擾的問(wèn)題。因此才出現(xiàn)了二次變送器和標(biāo)準(zhǔn)的電傳送信號(hào)。二次變送器的作用就是將傳感器的信號(hào)放大成為符合工業(yè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得最多的是4－20mA）。而變送器通過(guò)對(duì)放大器電路的零點(diǎn)遷移以及增益調(diào)整，可以將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)于物理量的被檢測(cè)范圍，如0－100℃或-10－100℃等等。這是用硬件電路對(duì)物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。中央控制室的儀表將這些電信號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)械式的電壓表、電流表就能顯示被測(cè)的物理量。對(duì)于不同的量程范圍，只要更換指針后面的刻度盤(pán)就可以了。更換刻度盤(pán)不會(huì)影響儀表的根本性質(zhì)，這就給儀表的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性和規(guī)?；a(chǎn)帶來(lái)的*的好處。

　　3、數(shù)字化儀表

　　到了數(shù)字化時(shí)代，指針式顯示表變成了更直觀、更精確的數(shù)字顯示方式。在數(shù)字化儀表中，這種顯示方式實(shí)際上是用純數(shù)學(xué)的方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行逆變換，成為大家習(xí)慣的物理量表達(dá)方式。這種變換就是依靠軟件做數(shù)學(xué)運(yùn)算。這些運(yùn)算可能是線性方程，也可能是非線性方程，現(xiàn)在的電腦對(duì)這些運(yùn)算是易如反掌。

　　4、信號(hào)變換中的數(shù)學(xué)問(wèn)題

　　信號(hào)的變換需要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程：物理量－傳感器信號(hào)－標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)－A/D轉(zhuǎn)換－數(shù)值顯示。

　　聲明：為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們?cè)诖擞懻摰氖蔷€性的信號(hào)變換。同時(shí)略過(guò)傳感器的信號(hào)變換過(guò)程。

　　假定物理量為A，范圍即為A0－Am，實(shí)時(shí)物理量為X；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是B0－Bm，實(shí)時(shí)電信號(hào)為Y；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值為C0-Cm，實(shí)時(shí)數(shù)值為Z。

　　如此，B0對(duì)應(yīng)于A0，Bm對(duì)應(yīng)于Am，Y對(duì)應(yīng)于X，及Y=f(X)。由于是線性關(guān)系，得出方程式為Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是線性關(guān)系，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)方程Z=f(X)可以表示為Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆變換的數(shù)學(xué)方程為X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中計(jì)算出來(lái)的X就可以在顯示器上直接表達(dá)為被檢測(cè)的物理量。

　　5、PLC中逆變換的計(jì)算方法

　　以S7-200和4－20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。

　　例如某溫度傳感器和變送器檢測(cè)的是-10－60℃，用上述的方程表達(dá)為X=70*(Z-6400)/25600-10。經(jīng)過(guò)PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令計(jì)算后，HMI可以從結(jié)果寄存器中讀取并直接顯示為工程量。

　　用同樣的原理，我們可以在HMI上輸入工程量，然后由軟件轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

　　在S7-200中，(Z-6400)/25600的計(jì)算結(jié)果是非常重要的數(shù)值。這是一個(gè)0－1.0（100％）的實(shí)數(shù)，可以直接送到PID指令（不是指令向?qū)В┑臋z測(cè)值輸入端。PID指令輸出的也是0－1.0的實(shí)數(shù)，通過(guò)前面的計(jì)算式的反計(jì)算，可以轉(zhuǎn)換成6400－32000，送到D/A端口變成4－20mA輸出。

　PLC是一種可編程控制器，應(yīng)用的范圍是非常廣泛的。用戶在使用PLC的時(shí)候?qū)τ赑LC的知識(shí)都了解多少呢，PLC與繼電器相比的優(yōu)勢(shì)有哪些大家都知道嗎，下面儀器儀表世界網(wǎng)小編就來(lái)詳細(xì)的介紹一下吧。

　　1、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高

　　一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。

　　2、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)

　　可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。

　　3、可靠性高，抗*力強(qiáng)

　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。

　　PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗*力，平均*時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶*為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。

　　4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少

　　PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。

　　PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。

　　PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。

　　5、編程方法簡(jiǎn)單

　　梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。

　　梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺?ldquo;翻譯”成匯編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。

　　6、維修工作量少，維修方便

　　PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。

　　7、體積小，能耗低

　　對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的確1/2-1/10。

　　PLC與繼電器相比的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)介紹完了，PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。

以CJX2s的升級(jí)改造為例，從工藝設(shè)計(jì)到核心材料，都呈現(xiàn)出了質(zhì)的飛躍，成為使用壽命60%，使用性50%的“芯好，料好，質(zhì)更好”強(qiáng)芯產(chǎn)品。而該產(chǎn)品的生產(chǎn)更是在柔性自動(dòng)化程度高的低壓電氣元件生產(chǎn)線上制造出來(lái)，其將為“智造”的配電提供更為、、低成本的解決方案?！　〉墓こ處熀彤a(chǎn)品經(jīng)理、的客戶、的解決方案，交流會(huì)現(xiàn)場(chǎng)熱烈，讓我們一起重溫那些精彩時(shí)刻。當(dāng)天客戶們?nèi)缂s而至。魏德米勒為每位客戶貼心的了電子樣本，便于隨時(shí)隨地查找和分享所需的資料。臺(tái)上的產(chǎn)品經(jīng)理詳細(xì)介紹了魏德米勒新的產(chǎn)品、行業(yè)應(yīng)用及解決方案，臺(tái)下的客戶出了極大的?！　〗泳€端子的插拔力問(wèn)題：選用的材料、電鍍、結(jié)構(gòu)和所應(yīng)用的行業(yè)不同插拔力系數(shù)和使用都不同，材料的選擇就插拔力而言受導(dǎo)電率(電流)和電阻及溫升的。速普知道電流過(guò)電是接線端子必須要具備的功能，所以一定要注意壓片與引針的，以免出現(xiàn)在插的一忽大忽小，影響客戶使用效果，可以把壓片與引針的在結(jié)構(gòu)方面改成面，那么就能減小電阻和溫升又能解決插拔力的問(wèn)題。 SIMATIC S7-1500 工藝模塊 工藝模塊中具有硬件級(jí)處理功能，可對(duì)傳感器進(jìn)行快速計(jì)數(shù)、測(cè)量和位置記錄。

 

CPU 中已集成有運(yùn)動(dòng)控制和高速計(jì)數(shù)器之類(lèi)工藝功能，可通過(guò) STEP 7 進(jìn)行操作。

 

特性和客戶收益  在高速計(jì)數(shù)和測(cè)量任務(wù)中，可快速進(jìn)行預(yù)處理

 

可接入定位增量式編碼器和 SSI 值編碼器

 

SIMATIC STEP 7 V12 中集成有直觀戶組態(tài)界面

 

采工藝對(duì)象，了編程效率

 

對(duì)內(nèi)部/外部結(jié)果和計(jì)數(shù)器值采不同，實(shí)現(xiàn)快速響

 

CPU 處于 STOP 下，也可對(duì)模塊操作進(jìn)行組態(tài)

 

可在 S7-1500 CPU 中集中操作，也可在 ET 200MP I/O 中進(jìn)行分布式操作

 

　　“NBASE-T運(yùn)行在廣泛的已安裝的超5類(lèi)和6類(lèi)銅纜布線，支持高于1Gb/s的速率，無(wú)需大規(guī)模更換電纜，從而節(jié)省了可觀的安裝費(fèi)用，避免中斷日常工作。”NBASE-T聯(lián)盟市場(chǎng)工作小組負(fù)責(zé)人LKBhupathi表示：“該幫助讀者清晰理解如何評(píng)估其布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施，從而確定如何大程度利用NBASE-T解決方案的優(yōu)勢(shì)。 集成有接，可通過(guò) PROFINET 和 PROFIBUS DP 進(jìn)行通信。S7-1500 通信模塊一些額外通信功能或者更多接，從而模塊通信能力。

 

特性和客戶收益 通信模塊了 SIMATIC S7-1500 自動(dòng)化解決方案靈活性和功能性。

 

同時(shí)通過(guò)連接企業(yè)級(jí)，使更多接可構(gòu)建更為復(fù)雜自動(dòng)化架構(gòu)或進(jìn)行。串行接可于連接一個(gè)條形碼讀卡器或 RFID 讀卡器，實(shí)現(xiàn)非式數(shù)據(jù)傳輸。

 

 CM PtP: 通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)連接實(shí)現(xiàn)串行通信

 

4 種通信模塊，可通過(guò)串行接連接自動(dòng)化組件。

 

可連接舊和外部

 

可連接數(shù)據(jù)讀卡器或特殊傳感器

 

可集中使，也可在分布式 ET 200MP I/O 中使

 

帶有物理接，如 RS232、RS422 或者 RS485

 

可預(yù)定義協(xié)議，如 3964(R)、Modbus RTU 或 USS

 

可使基于 Freeport 特定協(xié)議 (ASCII)

 

所有模塊使統(tǒng)一編程接

 

診斷可于簡(jiǎn)單故障修

 

 CP 1543-1: 帶有功能工業(yè)以太連接

 

CP 1543-1 通信模塊憑借其高通信性能，極大地拓展了 S7-1500 領(lǐng)域。

 

除 CPU 保護(hù)之外，還可通過(guò)狀態(tài)檢測(cè)防火墻確保工業(yè)以太連接性

 

可分別組態(tài)本地訪問(wèn)權(quán)限和遠(yuǎn)程訪問(wèn)權(quán)限

 

通過(guò)電子郵件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，并通過(guò) FTP(S) 文件傳輸協(xié)議將產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂朴?jì)算機(jī)中

 

靈活集成在基于 IPv6 架構(gòu)中

 

支持絡(luò)分段，可構(gòu)建具有同一 IP 地址相同設(shè)備

 

可在 TIA 博途中構(gòu)建包含功能在內(nèi)整體項(xiàng)目

 

 CM 1542-5: 高性能 PROFIBUS 模塊

 

CM 1542-5 符合 IEC 61158/61784，支持 PROFIBUS DP 主功能和 PROFIBUS DP 從功能。通過(guò)該模塊，可以將 PROFIBUS 設(shè)備連接到不帶 PROFIBUS 接 S7-1500 控制器CPU 上。

 

使附加 PROFIBUS 電纜，實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)展

 

可為單個(gè)自動(dòng)化任務(wù)分隔不同 PROFIBUS 子

 

了 S7-1500 CPU 中通信任務(wù)，性能

 

可連接其他供商提供 PROFIBUS 從

 

發(fā)生故障時(shí)，絡(luò)分隔可模塊替換成本。

 

TIA Portal V12 中，集成了項(xiàng)目規(guī)劃功能

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