SIEMENS西門子伺服電機(授權)代理商-河北省衡水市一級代理商

一、任務目標此應用案例是一個功能指令的實例，通過運用功能指令，我們能夠更加明確地構建編程邏輯。此次任務特別采用了標準化和縮放這兩個指令，它們在編程實踐中具有廣泛的應用場景。除了對指令的深入解讀外，這個任務還觸及了模擬量的相關知識，進一步豐富了PLC編程學習的內涵。本項任務旨在使讀者深入理解和把握以下關鍵內容：1、模擬量與數字量之間的密切聯系與相互作用。2、溫度傳感器接線的正確方法與技巧。3、模擬量如何有效轉換為實際物理量的過程。4、標準化指令與縮放指令的具體運用及其重要性。二、任務描述如圖3-5-1所示，這款溫度傳感器被用于采集車間內的溫度數據。傳感器的工作電壓范圍為DC0-10V，它會將測得的溫度數據轉化為相應的電壓信號，并將這些信號反饋給PLC（可編程邏輯控制器）。PLC接收到這些電壓信號后，會依據預設的算法進行計算，從而得出實際的溫度值。這些計算后的溫度數據進而可以被傳送到HMI（人機界面）上進行顯示，使得操作人員能夠直觀地了解車間內的實時溫度情況。圖3-5-1 溫度采集示意圖三、相關知識本案例涵蓋了一系列重要的知識點，其中包括：1、模擬量的基本概念：了解模擬量在控制系統中的作用及其特性，這是理解傳感器信號如何被處理的基礎。2、模擬量與數字量的基本轉換關系：掌握模擬信號如何被轉換為數字信號以便在PLC中進行處理，以及數字信號如何再轉換回模擬量以供顯示或進一步應用。3、溫度傳感器的接線方法：熟悉溫度傳感器的接線方式，確保傳感器能夠正確地將溫度信息轉化為電信號并傳輸給PLC。4、編程中標準化及縮放指令的使用：這是本案例的關鍵部分。需要掌握標準化指令和縮放指令在編程中的應用，以便將傳感器傳來的模擬量信號轉換為實際的溫度值，并能在HMI上準確顯示。這些指令的熟練使用對于實現jingque的溫度控制和監測至關重要。通過深入學習和理解這些知識點，讀者將能夠更好地應用溫度傳感器和PLC進行溫度監測和控制，提升系統的準確性和可靠性。01模擬量控制簡介（1）在工業控制領域，諸如溫度、壓力、液位和流量等輸入量，它們的特性是連續變化的，這樣的信號被稱為模擬量信號。與此同時，一些被控對象也需要通過模擬信號來進行jingque的控制。因此，對于PLC而言，具備處理這些模擬信號的能力是至關重要的。然而，值得注意的是，PLC內部實際執行的都是數字量的計算和處理。這意味著，當PLC需要與外部的模擬量信號進行交互時，需要進行一系列的轉換工作。具體來說，這些轉換任務主要分為兩大類：首先是A/D轉換，即將模擬量轉換為數字量。這一轉換過程是為了讓PLC能夠識別和處理模擬信號所攜帶的信息。通過A/D轉換器，PLC可以將傳感器等設備輸出的連續變化的模擬量信號轉化為離散的數字量數據，從而能夠在其內部進行計算和邏輯判斷。其次是D/A轉換，即將數字量轉換為模擬量。當PLC需要向被控對象輸出控制信號時，由于被控對象往往需要的是模擬信號，因此PLC需要通過D/A轉換器將內部的數字量數據轉換回模擬量信號。這樣，被控對象就能夠根據這些模擬信號進行jingque的動作或調整。通過完成這兩方面的轉換任務，PLC不僅能夠接收并處理來自外部設備的模擬量信號，還能夠向被控對象輸出jingque的模擬控制信號，從而實現了對工業過程的精準控制。（2）模擬量處理過程如圖3-5-2所示。這個過程主要分為以下幾個階段：圖3-5-2 模擬量處理過程①模擬量信號的采集，由傳感器來完成。傳感器將非電信號（如溫度、壓力、液位等）轉換成電信號。注意：此時的信號為非標準信號。②模擬量信號的采集，是模擬量處理流程的首要步驟，這一任務主要由傳感器來完成。傳感器作為感知外界物理量的設備，其核心功能是將非電信號（如溫度、壓力、液位等）轉換成電信號。這些電信號通常是連續的模擬量，能夠準確反映物理量的實時狀態。在轉換過程中，傳感器根據物理量的變化調整其輸出的電信號，確保信號的準確性和可靠性。通過模擬量信號的采集，我們得以將實際的物理量信息引入到控制系統中，為后續的處理和控制提供了基礎數據。③A/D轉換是模擬量輸入擴展模塊的一個關鍵功能，其主要作用是將變送器輸出的標準模擬信號轉換為數字量信號。在這個過程中，模擬量輸入擴展模塊首先對接收到的模擬信號進行采樣和保持，以確保信號的穩定性和準確性。隨后，模塊對這些模擬信號進行量化，將其轉換為離散的數字量值。Zui后，這些數字量信號可以被計算機或其他數字系統進一步處理和分析。變送器在這個過程中起到了至關重要的作用，它將物理測量信號或普通電信號轉換為標準電信號輸出，以便模擬量輸入擴展模塊能夠對其進行處理。這種轉換使得原本難以被數字系統直接處理的模擬信號能夠被有效地利用，從而實現了模擬信號與數字系統之間的無縫對接。因此，A/D轉換是連接模擬世界和數字世界的橋梁，它使得模擬信號能夠在數字系統中得到高效、準確的處理和應用。02溫度傳感器接線（1）變送器信號的選擇：①電壓型變送器在早期被廣泛使用，其特點是將測量信號轉換成0-5V或0-10V的電壓輸出，這種輸出方式是由運算放大器直接產生的，信號功率相對較小，通常小于0.05W。轉換后的電壓信號通過A/D轉換電路進一步轉換為數字信號，以供如S7-1200 PLC這樣的控制系統讀取和控制。然而，電壓型變送器在特定應用場合下存在明顯的局限性。當信號需要遠距離傳輸時，電壓信號的抗干擾能力較差，容易受到外部環境的干擾，特別是電網干擾較大的情況下。此外，由于線路損耗的影響，電壓信號的精度可能會降低，這在某些對精度要求較高的應用中是不可接受的。因此，雖然電壓型變送器在某些短距離傳輸或干擾較小的場合下仍然適用，但在需要遠距離傳輸或強干擾環境下的應用中，通常需要考慮其他類型的變送器，如電流輸出型變送器，它們通常具有更好的抗干擾能力和精度穩定性。，電壓型變送器適用于短距離傳輸且干擾較小的場合，而在其他應用場合下，需要謹慎評估其適用性，并根據實際需求選擇合適的變送器類型。②選用電流型變送器進行遠距離傳輸是一個明智的選擇。當現場與控制室之間的距離較遠，且連接電線的電阻較大時，電壓信號在傳輸過程中會受到電線電阻和接收儀表輸入電阻的分壓影響，從而產生較大的誤差。相比之下，電流型變送器采用恒電流信號進行遠傳，具有顯著的優勢。在恒電流傳輸系統中，只要傳送回路不出現分支，回路中的電流將保持恒定，不會隨電線長度的變化而改變。這種特性確保了信號在遠距離傳輸過程中的穩定性和精度，有效避免了因電線電阻導致的誤差問題。因此，在需要遠距離傳輸信號的場合，如工業自動化、電力系統監測等領域，電流型變送器通常是shouxuan。它們能夠準確、可靠地將現場信號傳輸到控制室，為實時監測和控制提供有力的支持。需要注意的是，在選擇電流型變送器時，還需要考慮其他因素，如量程、精度、輸出信號類型、工作環境等，以確保其能夠滿足實際應用的需求。同時，在安裝和使用過程中，也需遵循相關規范和標準，以確保其正常運行和長期穩定性。（2）溫度變送器及傳感器，如圖3-5-3：圖3-5-3 溫度變送器及傳感器器（3）變送器的類型及接線變送器的線制分類——四線制、三線制和二線制，主要是基于傳感器或儀表變送器是否需要外供電源來區分的，而不是單純地指模塊需要多少根線或變送器有多少根輸出信號線。下面我將詳細介紹這三種線制的特點以及三線制電壓型變送器的接線方法。首先，四線制變送器將電源線和信號線分開，分為兩組線路進行連接。這種設計使得電源線和信號線之間不存在相互干擾的情況，確保了信號的穩定性和準確性。其次，三線制變送器則采用三條線進行連接，其中兩條線是電源線，另一條是信號線。變送器內部有同一電源和信號分離的電路，從而實現了電源和信號的獨立工作。這種設計在減小變送器體積和重量、提高抗干擾性能以及簡化接線方面具有一定的優勢。Zui后，二線制變送器僅使用兩條導線連接至現場傳感器和控制室儀表，且變送器自身不帶電源。它采用額外的電源回路通過傳感器的信號來為變送器供電，這種設計使得二線制變送器具有更簡單的接線方式和更低的成本。關于三線制電壓型變送器的接線方法，通常涉及電源正端、信號輸出正端以及電源負端和信號負端的共用線。具體接線時，需要根據變送器的規格和接線圖進行操作，確保電源和信號的正確連接。同時，還需要注意接線的牢固性和絕緣性，以防止因接線不良導致的故障或安全事故。總結來說，不同線制的變送器具有各自的特點和適用場景。在選擇變送器時，需要根據實際需求和現場條件進行綜合考慮。同時，在接線過程中，也需要遵循相關的操作規程和安全標準，以確保變送器的正常運行和系統的穩定性。圖3-5-4 溫度變送器接線03模擬量與數字量的轉換在實際的工程項目中，處理溫度、壓力、流量等模擬量信號是非常關鍵的環節。這些模擬量信號往往需要通過傳感器進行采集，然后經過A/D轉換器轉換成數字信號，才能被計算機或控制系統進行進一步的處理和分析。編寫模擬量程序的主要目的就是將這些模擬量信號轉換成對應的數字量，并進一步將這些數字量轉換成具有實際物理意義的工程量（如真實的溫度值、壓力值或流量值）。這樣，控制系統就能夠根據這些工程量進行實時的監測、控制或決策。模擬量轉換為工程量分為單極性和雙極性兩種。雙極性的-27648對應工程量的Zui小值，27648對應工程量的Zui大值。單極性模擬量分為兩種，即4-20mA和0-10V、0-20mA。（1）第一種為4-20mA,是帶有偏移量的。因為4mA為總量的20%，而20mA轉換為數字量為27648，所以4mA對應的數字量為5530。模擬量轉換為數字量是S7-1200PLC完成的，讀者要在程序中將這些數值轉換為工程量。（2）第二種是沒有偏移量的沒有偏移量的是如0-10V、0-20mA等模擬量，27648對應Zui大工程量，0對應工程量的Zui小值。（3）模擬量信號（0-10V、0-5V或0-20mA）在S7-1200PLC CPU內部用0-27648的數值表示（4-20mA對應5530-27648），這兩者之間有一定的數學關系，如圖3-5-5圖3-5-5 模擬量信號與數字量曲線04標準化指令和縮放指令（1）標準化指令（NORM_X）NORM_X指令：使用“NORM_X”指令，可將輸入VALUE中變量的值映射到線性標尺對其標準化。使用參數MIN和MAX定義輸入VALUE值范圍的限值：LAD參數數據類型說明ENBOOL允許輸入ENOBOOL允許輸出MIN整數、浮點數取值范圍的下限VALUE整數、浮點數要標準化的值MAX整數、浮點數取值范圍的上限OUT浮點數標準化結果注意：可以從指令框“標準化指令的計算公式是：OUT= (VALUE - MIN) / (MAX - MIN)，其中 (0.0 <= OUT <= 1.0)，計算原理如圖3-5-6圖3-5-6 標準化指令公式對應計算原理圖用一個例子來說明標準化指令（NORM_X）的使用，梯形圖如圖3-5-7所示：當I0.0閉合激活標準化指令，要標準化的VALUE存儲在MW10中，VALUE的范圍是0-27648，將VALUE標準化的輸出范圍是0.0-1.0。假設MW10中是13824，那么MD12中的標準化的結果是0.5。圖3-5-7 標準化指令示例（2）縮放指令（SCALE_X）SCALE_X指令：使用“SCALE_X”指令，可將輸入VALUE的值映射到指定的值范圍來對其縮放。當執行縮放指令時，輸入VALUE的浮點值會縮放到有參數MIN和MAX定義的值范圍。縮放結果為整數，存儲在OUT輸出中。縮放指令參數見下表：LAD參數數據類型說明ENBOOL允許輸入ENOBOOL允許輸出MIN整數、浮點數取值范圍的下限VALUE整數、浮點數要標準化的值MAX整數、浮點數取值范圍的上限OUT浮點數標準化結果注意：可以從指令框“縮放指令的計算公式是：OUT= VALUE (MAX - MIN) + MIN，其中 (0.0 <= VALUE <= 1.0)，計算原理如圖3-5-8；用一個例子來說明標準化指令（NORM_X）的使用，梯形圖如圖3-5-8所示，當I0.0閉合激活標準化指令，要標準化的VALUE存儲在MD16中，VALUE的范圍是0-27648，將VALUE標準化的輸出范圍是0-27648。假設MD10中是0.5，那么MW20中的標準化的結果是13824。圖3-5-8 縮放指令示例