山西西门子S7-1500PLC模块代理（欢迎您）

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在PLC中模拟量值如何转换

    (1)模拟量值和A/D转换值的转换是成线性关系的。假设模拟量的标准电信号是A0～Am（如4～20mA），A/D转换后的数值为D0～Dm（如6 400～32 000），设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系A=f(D)可以表示为数学方程：

    A=(D-D0)×(Am-A0)/(Dm-D0)+A0

    根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换，得出函数关系D=f(A)可以表示为数学方程：

    D=(A-A0)×(Dm-D0)/(Am-A0)+D0

    (2)具体举一个实例，以S7-200和4～20mA为例，经A/D转换后，得到的数值是6 400～32 000，即A0=4，Am=20，D0=6 400，Dm=32 000，代入公式，得出：

    A=(D-6400)×(20-4)/(32000-6400)+4

    假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×16/25600+4=8mA。

  (1) PLC要有足够的数据存储区。如OMRON PLC的DM、EM区，西门子PLC的V区或数据块(DB)，三菱PLC的数据存储器(D)。没有足够大的存储区，用PLC进行大量数据的存储是不可能的。

    (2)内存卡，它是可移动的存储介质，存储量更大。由于可移动，有多少卡就可以存储多少数据，所以，也可说它是“海量”存储。

    (3)数据采集总是与时间相联系的。总是要记录采集当时的具体日期、时刻，做其他处理时不少也要用到时间。所以，PLC要用做数据终端，一般要有实时时钟。

    (4)要有相关的数据处理指令，并且PLC还应有相应的联网能力。这也是作为数据终端*的条件。

(1)脉冲量开环控制的含义是控制输出的后果无须反馈。因为这里用了像步进电动机或伺服电动机这样的脉冲量到位移之间的转换装置，一般讲，是不会丢失脉冲的，因而是可保证控制精度的。也因此，它在运动控制中使用得很多。

    (2)常用的脉冲量开环控制有两种：一种是程序控制，另一种是比例控制。

    ①程序控制是指一旦控制命令启动，将按预定程序进行控制，使运动部件按要求的速度、加速度控制或轨迹运动，直到控制任务完成。

    ②比例控制是指由一个脉冲输出（控制量）跟踪另一个输入量变化，也称随动控制或同步运动。一般也是用在运动系统的控制上。

    (3)开环控制大的优点是简单、响应速度快，没有系统不稳定的问题。开环控制用于定位与运动控制，有单轴的、双轴的、多轴的，小型机多用单轴或双轴控制。

 电压型的模拟量信号，由于输入端的内阻很高（S7-200的模拟量模块为10MΩ），极易引入干扰，所以讨论电压信号的传输距离没有什么意义。一般电压信号用在控制设备柜内电位器设置，或者距离非常近、电磁环境好的场合。

    电流型信号不容易受到传输线沿途的电磁干扰，因而在工业现场获得广泛的应用。

    电流信号可以传输比电压信号远得多的距离。理论上，电流信号的传输距离受到以下几个因素的制约：

    (1)信号输出端的带载能力，以欧姆数值表示（如700Ω）；

    (2)信号输入端的内阻；

    (3)传输线的静态电阻值（来回是双线）。    信号输出端的负载能力必须大于信号输入端的内阻与传输线电阻之和。当然，实际情况不会*符合理想的计算结果，传输距离过长会造成信号衰减，也会引入干扰。

    模拟量输入模块有两个参数容易混淆：

    (1)模拟量转换的分辨率；

    (2)模拟量转换的精度（误差）。

    分辨率是A/D模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。S7-200模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的小单位是满量程的1/4096。

    模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和十扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于A/D芯片的转换误差。

    PID参数的整定，多是凭经验、在现场调试中具体确定。一般是先取一组数据，将系统投运，然后对系统人为加一定扰动，如改变设定值，再观察调节量的变化过程。若得不到满意的性能，则重选一组数据。反复调试，直到满意为止。

    具体步骤如下。

    (1)选定合适的采样周期T。

    对流量控制系统，一般为1～5s，优先选用1～2s；

    对压力控制系统，一般为3～10s，优先选用6～8s；

    对液位控制系统，一般为6～8s；

    对温度控制系统，一般为10～20s；

    对成分控制系统，一般为15～20s。

    当然，以上这些数据仅仅是参考数。从实际经验看，T尽可能选得小些。T小，并把积分作用适当减弱，可做到既加快调解过程，又避免由系统离散原因引起的超调。

    (2)选定合适的比例带。

    (3)选定合适的积分常数Ti。

    (4)再定合适的比例带。

    (5)选定合适的微分参数Td。

(1)参数M，偏差为零时的控制值，即系统平衡时所要求的控制输出。可以由系统静态特性确定。

    (2)参数T，采样周期，即计算式中的时间间隔。此值太大，积分作用减弱；太小，则增加计算工作量，影响控制的即时性。为了不失真，依采样定理要求，它的倒数，即采样频率一般应火于或等于系统大频率的两倍。困难的是这个系统的大频率也不好确定。在无法确定系统大频率的情况下，应尽可能取得小些。

    (3)参数Td，微分常数，此值大，将增强微分作用；小，微分作用弱。微分作用加入，使得偏差刚产生或增大时，增强控制作用，可加速缩小偏差；而偏差减小时，将减弱控制作用，可防止超调，增加系统的稳定性。微分作用太强，不利于噪声干扰的抑制，也会引起相应的振荡。

    (4)参数K，比例作用，也即整个控制作用的放大倍数。此值太大，将增强偏差的控制作用，减少控制误差，但有可能影响系统的稳定性，使系统出现震荡；太小，稳定性好，但控制作用弱，减少控制误差的时间将加长。比例作用，有的用比例带（或比例度）d表示，d与放火系数K的关系为倒数关系。

(1)参数M，偏差为零时的控制值，即系统平衡时所要求的控制输出。可以由系统静态特性确定。

    (2)参数T，采样周期，即计算式中的时间间隔。此值太大，积分作用减弱；太小，则增加计算工作量，影响控制的即时性。为了不失真，依采样定理要求，它的倒数，即采样频率一般应火于或等于系统大频率的两倍。困难的是这个系统的大频率也不好确定。在无法确定系统大频率的情况下，应尽可能取得小些。

    (3)参数Td，微分常数，此值大，将增强微分作用；小，微分作用弱。微分作用加入，使得偏差刚产生或增大时，增强控制作用，可加速缩小偏差；而偏差减小时，将减弱控制作用，可防止超调，增加系统的稳定性。微分作用太强，不利于噪声干扰的抑制，也会引起相应的振荡。

    (4)参数K，比例作用，也即整个控制作用的放大倍数。此值太大，将增强偏差的控制作用，减少控制误差，但有可能影响系统的稳定性，使系统出现震荡；太小，稳定性好，但控制作用弱，减少控制误差的时间将加长。比例作用，有的用比例带（或比例度）d表示，d与放火系数K的关系为倒数关系。

  闭环控制是指系统根据输出变化的信息，通过与期望值之间的比较后得到偏差，反馈给输入端控制调整输入量，使输出自动向期望值靠近。在外部看来，闭环控制的输出不论外部如何变化，输出的值都自动向期望值方向调整。一般这个取出量和输入量相位相反，所以叫负反馈控制。自动控制通常是闭环控制。

    计数器是用来累计输入脉冲次数的。它是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数或进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的设定值（计数范围）。当计数触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲的上升沿（正跳变）的次数。当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。

    1)增计数器指令(CTU)

    增计数器指令如图6-22所示，使该计数器在每一个CU输入的上升沿(从OFF到ON)递增计数，直至计数大值。当当前计数值(Cxxx)大于或等于预置计数值(PV)时，该计数器位被置位，当复位输入(R)置位时计数器被复位。

    2)增/减计数器指令(CTUD)

    增/减计数器指令如图6-23所示，使该计数器在每一个CU输入的上升沿递增计数，在每一个CD输入的上升沿递减计数。当当前值(Cxxx)大于或等于预置计数值(PV)时，该计数器位被置位，当复位输入(R)置位时计数器被复位。

    图6-22    增计数器指令

    图6-23    增/减计数器指令

    3)减增计数器指令(CTD)

    减增计数器指令如图6-24所示，使该计数器在每一个CD输入的上升沿（从OFF到ON)从预设值开始递减计数，当当前计数值(Cxxx)等于零时该计数器位被置位，当复位输入(R)置位时计数器把预设值(PV)装入当前值(CV)，当计数值达到零时停止计数。

    图6-24    减增计数器指令

    计数器范围Cxxx=C0～C255。增计数器指令在语句表(STL)中，栈顶*个值是CTU复位输入，第二个值是CU输入。

    增/减计数器指令在语句表( STL)中，栈顶*个值是复位输入，第二个值是CD输入，第三个值是CU输入。

    减增计数器指令在语句表( STL)中，栈顶*个值是CTD装载输入，第二个值是CD输入。

    计数器范围与对应的输入/输出数据如表6-8所示。

    表6-8    计数器范围与对应的输入/输出数据

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