模擬量的基本概念和模擬量庫指令的簡單使用

一、導(dǎo)讀

（1）模擬量的概念

在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場當(dāng)中，常常需要對(duì)現(xiàn)場的一些溫度或壓力或控制比例閥的開度，而這種物理量是無法通過數(shù)字量能實(shí)時(shí)獲取或控制的，因此在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，尤其是在連續(xù)的生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)對(duì)一些物理量如壓力、電壓、電流、溫度、流量等進(jìn)行采集或控制；這些物理量都是隨時(shí)間變化而變化的，在控制領(lǐng)域我們把這些隨時(shí)間變化而發(fā)生連續(xù)變化的物理量稱為模擬量。下圖所示是數(shù)字量和模擬量的狀態(tài)和時(shí)間的變化。

二、模擬量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

我們都知道PLC系統(tǒng)內(nèi)部都是以2進(jìn)制的格式進(jìn)行存儲(chǔ)或運(yùn)算，而外圍的壓力、流量、位移等是無法直接被CPU所接收，因此在外圍設(shè)備中都會(huì)通過傳感器＋變送器轉(zhuǎn)換成A/D模塊所能接收的一種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)當(dāng)中有分為單、雙極性兩種信號(hào)；標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過A/D模塊后轉(zhuǎn)換成數(shù)字0-27648或-27648-- +27648，從而通過內(nèi)部程序的處理進(jìn)行換算，做相應(yīng)的處理/控制。除此之外還能夠通過D/A模塊去控制現(xiàn)場的一些設(shè)備，比如模擬量控制比例閥、變頻器等。如下圖所示。

三、模擬量線性轉(zhuǎn)換公式解讀

因?yàn)锳/D（模/數(shù)）、D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，S7-200 SMART CPU內(nèi)部用數(shù)值表示外部的模擬量信號(hào)，兩者之間有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。這個(gè)關(guān)系就是模擬量/數(shù)值量的換算關(guān)系。

例如，使用一個(gè)0 - 20mA的模擬量信號(hào)輸入，在S7-200 SMART CPU內(nèi)部，0 - 20mA對(duì)應(yīng)于數(shù)值范圍0 - 27648；對(duì)于4 - 20mA的信號(hào)，對(duì)應(yīng)的內(nèi)部數(shù)值為5530 - 27648。

如果有兩個(gè)傳感器，量程都是0 - 16MPa，但是一個(gè)是0 - 20mA輸出，另一個(gè)是4 - 20mA輸出。它們在相同的壓力下，變送的模擬量電流大小不同，在S7-200 SMART內(nèi)部的數(shù)值表示也不同。顯然兩者之間存在比例換算關(guān)系。模擬量輸出的情況也大致相同。

上面談到的是0 - 20mA與4 - 20mA之間換算關(guān)系，但模擬量轉(zhuǎn)換的目的顯然不是在S7-200 SMART CPU中得到一個(gè)0 - 27648之類的數(shù)值；對(duì)于編程和操作人員來說，得到具體的物理量數(shù)值（如壓力值、流量值），或者對(duì)應(yīng)物理量占量程的百分比數(shù)值要更方便，這是換算的最終目標(biāo)。具體換算方法可以參考以下說明：

模擬量的輸入/輸出都可以用下列的通用換算公式換算：

Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl

其中：

Ov:換算結(jié)果 Osh:換算結(jié)果的高限 Osl:換算結(jié)果的低限

Iv:換算對(duì)象 Ish:換算對(duì)象的高限 Isl: 換算對(duì)象的低限

具體線性關(guān)系如下圖所示：

量程轉(zhuǎn)化指令庫

為便于大家使用，在這里根據(jù)公式提供了量程轉(zhuǎn)化庫，掃描下方二維碼獲取該指令庫添加到自己的Micro/WIN SMART編程軟件中應(yīng)用。

在這個(gè)指令庫中，子程序S_ITR用來進(jìn)行模擬量輸入到S7-200 SMART 內(nèi)部數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；子程序S_RTI可用于內(nèi)部數(shù)據(jù)到模擬量輸出的轉(zhuǎn)換。

編程舉例：

四、結(jié)語

通過以上分享，相信大家已經(jīng)掌握了模擬量的基本概念和模擬量庫指令的簡單使用。下面為大家分享關(guān)于模擬量基本知識(shí)作以下總結(jié)：

（1）S_ITR為模擬量輸入庫指令；S_RTI為模擬量輸出庫指令。

（2）自行根據(jù)模擬量線性公式編寫指令庫時(shí)，需要把不同數(shù)據(jù)類型的地址換算成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型后才能參與運(yùn)算。

（3）下載并添加至軟件中的地址時(shí)，默認(rèn)地址為：C:UsersPublicDocumentsSiemensSTEP 7-MicroWIN SMARTLib 不建議更改路徑，否則會(huì)導(dǎo)致庫文件打開失敗。

（4）下載后的庫文件格式為.smartlib格式；雙擊該庫后并不能打開。

審核編輯：劉清