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PLC中工程量转换的基本方法

1、基本概念

　　我们生活在一个物质的世界中。世间所有的物质都包含了化学和物理特性，我们是通过对物质的表观性质来了解和表述物质的自有特性和运动特性。这些表观性质就是我们常说的质量、温度、速度、压力、电压、电流等用数学语言表述的物理量，在自控领域称为工程量。这种表述的优点是直观、容易理解。在电动传感出现之前，传统的检测仪器可以直接显示被测量的物理量，其中也包括机械式的电动仪表。

　　2、标准信号

　　在电动传感器时代，中央控制成为可能，这就需要检测信号的远距离传送。但是纷繁复杂的物理量信号直接传送会大大降低仪表的适用性。而且大多传感器属于弱信号型，远距离传送很容易出现衰减、干扰的问题。因此才出现了二次变送器和标准的电传送信号。二次变送器的作用就是将传感器的信号放大成为符合工业传输标准的电信号，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得最多的是4－20mA）。而变送器通过对放大器电路的零点迁移以及增益调整，可以将标准信号准确的对应于物理量的被检测范围，如0－100℃或-10－100℃等等。这是用硬件电路对物理量进行数学变换。中央控制室的仪表将这些电信号驱动机械式的电压表、电流表就能显示被测的物理量。对于不同的量程范围，只要更换指针后面的刻度盘就可以了。更换刻度盘不会影响仪表的根本性质，这就给仪表的标准化、通用性和规模化生产带来的*的好处。

　　3、数字化仪表

　　到了数字化时代，指针式显示表变成了更直观、更精确的数字显示方式。在数字化仪表中，这种显示方式实际上是用纯数学的方式对标准信号进行逆变换，成为大家习惯的物理量表达方式。这种变换就是依靠软件做数学运算。这些运算可能是线性方程，也可能是非线性方程，现在的电脑对这些运算是易如反掌。

　　4、信号变换中的数学问题

　　信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。

　　声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。

　　假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。

　　如此，B0对应于A0，Bm对应于Am，Y对应于X，及Y=f(X)。由于是线性关系，得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程Z=f(X)可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。

　　5、PLC中逆变换的计算方法

　　以S7-200和4－20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。

　　例如某温度传感器和变送器检测的是-10－60℃，用上述的方程表达为X=70*(Z-6400)/25600-10。经过PLC的数学运算指令计算后，HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。

　　用同样的原理，我们可以在HMI上输入工程量，然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。

　　在S7-200中，(Z-6400)/25600的计算结果是非常重要的数值。这是一个0－1.0（100％）的实数，可以直接送到PID指令（不是指令向导）的检测值输入端。PID指令输出的也是0－1.0的实数，通过前面的计算式的反计算，可以转换成6400－32000，送到D/A端口变成4－20mA输出。

　PLC是一种可编程控制器，应用的范围是非常广泛的。用户在使用PLC的时候对于PLC的知识都了解多少呢，PLC与继电器相比的优势有哪些大家都知道吗，下面仪器仪表世界网小编就来详细的介绍一下吧。

　　1、功能强，性能价格比高

　　一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。

　　2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

　　可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。

　　3、可靠性高，抗*力强

　　传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

　　PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗*力，平均*时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户*为最可靠的工业控制设备之一。

　　4、系统的设计、安装、调试工作量少

　　PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

　　PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。

　　PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。

　　5、编程方法简单

　　梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

　　梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。

　　6、维修工作量少，维修方便

　　PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。

　　7、体积小，能耗低

　　对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。

　　PLC与继电器相比的优势已经介绍完了，PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。

以CJX2s的升级改造为例，从工艺设计到核心材料，都呈现出了质的飞跃，成为使用寿命60%，使用性50%的“芯好，料好，质更好”强芯产品。而该产品的生产更是在柔性自动化程度高的低压电气元件生产线上制造出来，其将为“智造”的配电提供更为、、低成本的解决方案。　　的工程师和产品经理、的客户、的解决方案，交流会现场热烈，让我们一起重温那些精彩时刻。当天客户们如约而至。魏德米勒为每位客户贴心的了电子样本，便于随时随地查找和分享所需的资料。台上的产品经理详细介绍了魏德米勒新的产品、行业应用及解决方案，台下的客户出了极大的。　　接线端子的插拔力问题：选用的材料、电镀、结构和所应用的行业不同插拔力系数和使用都不同，材料的选择就插拔力而言受导电率(电流)和电阻及温升的。速普知道电流过电是接线端子必须要具备的功能，所以一定要注意压片与引针的，以免出现在插的一忽大忽小，影响客户使用效果，可以把压片与引针的在结构方面改成面，那么就能减小电阻和温升又能解决插拔力的问题。 SIMATIC S7-1500 工艺模块 工艺模块中具有硬件级处理功能，可对传感器进行快速计数、测量和位置记录。

CPU 中已集成有运动控制和高速计数器之类工艺功能，可通过 STEP 7 进行操作。

特性和客户收益  在高速计数和测量任务中，可快速进行预处理

可接入定位增量式编码器和 SSI 值编码器

SIMATIC STEP 7 V12 中集成有直观户组态界面

采工艺对象，了编程效率

对内部/外部结果和计数器值采不同，实现快速响

CPU 处于 STOP 下，也可对模块操作进行组态

可在 S7-1500 CPU 中集中操作，也可在 ET 200MP I/O 中进行分布式操作

　　“NBASE-T运行在广泛的已安装的超5类和6类铜缆布线，支持高于1Gb/s的速率，无需大规模更换电缆，从而节省了可观的安装费用，避免中断日常工作。”NBASE-T联盟市场工作小组负责人LKBhupathi表示：“该帮助读者清晰理解如何评估其布线拓扑结构和基础设施，从而确定如何大程度利用NBASE-T解决方案的优势。 集成有接，可通过 PROFINET 和 PROFIBUS DP 进行通信。S7-1500 通信模块一些额外通信功能或者更多接，从而模块通信能力。

特性和客户收益 通信模块了 SIMATIC S7-1500 自动化解决方案灵活性和功能性。

同时通过连接企业级，使更多接可构建更为复杂自动化架构或进行。串行接可于连接一个条形码读卡器或 RFID 读卡器，实现非式数据传输。

 CM PtP: 通过点到点连接实现串行通信

4 种通信模块，可通过串行接连接自动化组件。

可连接旧和外部

可连接数据读卡器或特殊传感器

可集中使，也可在分布式 ET 200MP I/O 中使

带有物理接，如 RS232、RS422 或者 RS485

可预定义协议，如 3964(R)、Modbus RTU 或 USS

可使基于 Freeport 特定协议 (ASCII)

所有模块使统一编程接

诊断可于简单故障修

 CP 1543-1: 带有功能工业以太连接

CP 1543-1 通信模块凭借其高通信性能，极大地拓展了 S7-1500 领域。

除 CPU 保护之外，还可通过状态检测防火墙确保工业以太连接性

可分别组态本地访问权限和远程访问权限

通过电子邮件实现简单，并通过 FTP(S) 文件传输协议将产品数据传输到控制计算机中

灵活集成在基于 IPv6 架构中

支持络分段，可构建具有同一 IP 地址相同设备

可在 TIA 博途中构建包含功能在内整体项目

 CM 1542-5: 高性能 PROFIBUS 模块

CM 1542-5 符合 IEC 61158/61784，支持 PROFIBUS DP 主功能和 PROFIBUS DP 从功能。通过该模块，可以将 PROFIBUS 设备连接到不带 PROFIBUS 接 S7-1500 控制器CPU 上。

使附加 PROFIBUS 电缆，实现快速扩展

可为单个自动化任务分隔不同 PROFIBUS 子

了 S7-1500 CPU 中通信任务，性能

可连接其他供商提供 PROFIBUS 从

发生故障时，络分隔可模块替换成本。

TIA Portal V12 中，集成了项目规划功能

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