西門子PLC模擬量轉換方法
1、基本概念
我們生活在一個物質的世界中。世間所有的物質都包含了化學和物理特性，我們是通過對物質的表觀性質來了解和表述物質的自有特性和運動特性。這些表觀性質是我們常說的質量、溫度、速度、壓力、電壓、電流等用數學語言表述的物理量，在自控領域稱為工程量。這種表述的優(yōu)點是直觀、容易理解。在電動傳感技術出現之前，傳統的檢測儀器可以直接顯示被測量的物理量，其中也包括機械式的電動儀表。
2、標準信號
在電動傳感器時代，中央控制成為可能，這需要檢測信號的遠距離傳送。但是紛繁復雜的物理量信號直接傳送會大大降低儀表的適用性。而且大多傳感器屬于弱信號型，遠距離傳送很容易出現衰減、干擾的問題。因此才出現了二次變送器和標準的電傳送信號。二次變送器的作用是將傳感器的信號放大成為符合工業(yè)傳輸標準的電信號，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得多的是4－20mA）。而變送器通過對放大器電路的零點遷移以及增益調整，可以將標準信號準確的對應于物理量的被檢測范圍，如0－100℃或-10－100℃等等。這是用硬件電路對物理量進行數學變換。中央控制室的儀表將這些電信號驅動機械式的電壓表、電流表能顯示被測的物理量。對于不同的量程范圍，只要更換指針后面的刻度盤可以了。更換刻度盤不會影響儀表的根本性質，這給儀表的標準化、通用性和規(guī)?；a帶來的無可限量的好處。
3、數字化儀表
到了數字化時代，指針式顯示表變成了更直觀、更的數字顯示方式。在數字化儀表中，這種顯示方式實際上是用純數學的方式對標準信號進行逆變換，成為大家習慣的物理量表達方式。這種變換是依靠軟件做數學運算。這些運算可能是線性方程，也可能是非線性方程，現在的電腦對這些運算是易如反掌。
4、信號變換中的數學問題
信號的變換需要經過以下過程：物理量－傳感器信號－標準電信號－A/D轉換－數值顯示。
聲明：為簡單起見，我們在此討論的是線性的信號變換。同時略過傳感器的信號變換過程。
假定物理量為A，范圍即為A0－Am，實時物理量為X；標準電信號是B0－Bm，實時電信號為Y；A/D轉換數值為C0-Cm，實時數值為Z。
如此，B0對應于A0，Bm對應于Am，Y對應于X，及Y=f(X)。由于是線性關系，得出方程式為Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是線性關系，經過A/D轉換后的數學方程Z=f(X)可以表示為Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么很容易得出逆變換的數學方程為X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中計算出來的X可以在顯示器上直接表達為被檢測的物理量。
5、plc中逆變換的計算方法
以S7-200和4－20mA為例，經A/D轉換后，我們得到的數值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。
用同樣的原理，我們可以在HMI上輸入工程量，然后由軟件轉換成控制系統使用的標準化數值。
在S7-200中，(Z-6400)/25600的計算結果是非常重要的數值。這是一個0－1.0（100％）的實數，可以直接送到PID指令（不是指令向導）的檢測值輸入端。PID指令輸出的也是0－1.0的實數，通過前面的計算式的反計算，可以轉換成6400－32000，送到D/A端口變成4－20mA輸出。
西門子PLC模塊控制系統設計的基本內容：
1、確定系統運行方式與控制方式：PLC可構成各種各樣的控制系統，如單機控制系統、集中控制系統等，在進行應用系統設計時，要確定系統的構成形式；
2、選擇用戶輸入設備(按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等)、輸出設備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設備驅動的控制對象(電動機、電磁閥等)，這些設備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內容；
3、PLC的選擇：PLC是控制系統的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統的技術經濟指標起著重要的作用，選擇PLC應包括機型選擇、容量選擇、I/O模塊選擇、電源模塊選擇等；
4、分配I/0點，繪制I/0連接圖，必要時還須設計控制臺(柜)；
5、設計控制程序：控制程序是整個系統工作的軟件，是保證系統正常、安全、可靠的關鍵，因此控制系統的程序應經過反復調試，直到滿足要求為止；
6、編制控制系統的技術文件，包括說明書、電氣原理圖及電氣元件明細表、I/0連接圖、I/O分配表、控制軟件。

西門子plc選型分析：
設備在西門子PLC在選型的時候，要遵循一定的原則，避免PLC的容量小無法滿足使用要求的想象。在滿足控制要求的前提下選型時應選較佳的性價比，一般可以從以下幾個方面考慮：
      I/O點數估算
      I/O點數是西門子PLC的一項重要指標。合理選擇I/O點數既可使系統滿足控制要求有可使系統總投資較低。西門子PLC的輸入輸出點總數和種類應根據被控對象的模擬量、開關量、輸入/輸出設備狀況(包括模擬量、開關量、輸出類型)來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點?？紤]到今后的擴充，一般應估計的總點數再加上15%～20%的備用量。
一、用戶存儲容量估算
用戶應用程序占用多少內存與許多因素有關，如I/O點數、控制要求、運算處理量、量程結構等。因此在程序設計之前只能粗略的估算。根據經驗，每個I/O點及有關功能器占用內存大致如下：
開關量輸入元件：10～20B/點;
開關量輸出元件：5～10B/點;
定時器/計數器：2B/個;
模擬量：100～150B/點;
通信接口：一個接口一般需要300B以上;支持與MT6100IV5威綸觸摸屏通訊。
根據上面算出總字數再加上25%左右的備用量，可以估算出程序所需要的內存量，從而選擇合適的西門子PLC內存。
二、本設計所占用的I/O點數計算
輸入信號：開始按鈕，需要一個輸入點;停止按鈕，需要一個輸入點;計數值加1按鈕，需一個輸入點;計數值減1按鈕，需要一個輸入點。以上共需要4個輸入信號點，考慮以后對系統的調整與擴充留有20%的備用點，即用4×20%=1，取1個點，這樣共用5個輸入點
輸出信號：一共要用十七個LED數碼管，段選碼需要使用8個輸出點;位選通信號如果使用74LS138譯碼器則需要4個輸出點;以上共需要13個輸出點考慮以后對系統的調整與擴充留有20%的備用點，即13×20%=2.6，取3個點，這樣共用16個輸出點

西門子模塊有各種類型，如單元操作模塊（換熱器、精餾塔、壓縮機等)、計算方法模塊(加速收斂算法、簡化算法等)、物理化學性質模塊（汽液相平衡計算、熱恰計算等)等。

西門子模塊分為開關量輸入輸出模塊，模擬量輸入模塊，模擬量輸入輸出模塊，模擬量輸出模塊，通訊模塊，擴展模塊等，西門子模塊具有足夠的穩(wěn)定性，確保運行過程中的安全，西門子自己的模塊采用了一系列非常可靠的設計方法，例如斷電保護和信息保護，包括故障診斷，為了在工業(yè)生產過程中更好的控制，通常采用計算機編程語言，使整個控制更加可靠和簡單，并且所有的編程語言都進行了簡化，從而大大降低了錯誤率。
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