模拟量精度以及量程转换 |
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模拟量精度及量程转换
模拟量转换的分辨率 模拟量转换的基本误差 STEP7 V5.x中模拟量输入输出的编程 TIA Portal中模拟量输入输出的编程 模拟量转换的分辨率 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。模拟量模块的转换分辨率用于反映模拟量变化的最小单位。精度 < 15 位时,将所有由“x”标识的位设置为“0”。模拟量模块所支持的模拟值精度,如表1.1所示。 表1.1 单极性输入范围(例如,电压输入0~10V,对应值为0~27648),如表1.2所示。 表1.2 双极性输入范围(例如,电压输入-10~10V,对应值为-27648~27648),如表1.3所示。 表1.3 例如,表1.4中 12 位分辨率的模块,其数据从低字节的第四位(bit3)开始变化,其最小变化单位 23 = 8 ,bit0~bit2 则补“ 0 ”(红色图框为无效位) 表1.4 设该模拟量通道类型为电压0~10V,满量程电压值10V对应数据27648,其能识别的最小电压值为: 模拟量转换的基本误差误差是A/D转换的实际值与真实值的接近程度。 模拟量转换的误差除了取决于A/D转换的分辨率,还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中,输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰,内部模拟电路也会产生噪声、漂移,这些都会对转换的值造成影响。这些因素造成的误差要大于 A/D 芯片的转换误差。 绝对误差:实际值和真实值之差的最大。绝对误差有正有负。其表达式为: 基本误差限值(25°C 时的操作限值,与所选输入范围内的测量范围极值有关):是指整个转换范围内,绝对误差与量程极值range的比值,以百分数表示。 其表达式为:例如,6ES7 331-7KF02-0AB0,其基本误差限值如表2.1所示。 表2.1 目前常用的S7-300模板规格型号参见模板手册,下载链接 STEP 7 V5.x中模拟量输入/输出的编程1)FC105/FC106 在哪里? 在编程界面下,在 “程序元素”中的 “库――> Standard Library ――> TI-S7 Converting Blocks”中可以找到,见图3.1: 图3.1 图3.2 注意:请不要使用 “S5-S7 Converting Blocks”下的 FC105,FC106,该路径下的功能是用于 S5 输入输出模板的,在 S7 输入输出模板上无法使用。 2) FC105功能描述 SCALE(FC105)功能接受一个整型值(IN),并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型值。将结果写入OUT。SCALE功能使用以下等式: OUT = [ ((FLOAT (IN) - K1)/(K2 - K1)) * (HI_LIM - LO_LIM)] + LO_LIM 常数K1和K2根据输入值是BIPOLAR还是UNIPOLAR设置。 ● BIPOLAR:假定输入整型值介于 -27648与27648之间,因此K1 = -27648.0,K2 = +27648.0 ●UNIPOLAR:假定输入整型值介于0和27648之间,因此K1 = 0.0,K2 = +27648.0 如果输入整型值大于K2,输出(OUT)将钳位于HI_LIM,并返回一个错误。如果输入整型值小于K1,输出将钳位于LO_LIM,并返回一个错误。 通过设置LO_LIM > HI_LIM可获得反向标定。使用反向转换时,输出值将随输入值的增加而减小。 3) FC105的参数定义 参数 描述 数据类型 存储区 描述 EN 输入 BOOL I、Q、M、D、L 使能输入端,信号状态为1时激活该功能。 ENO 输出 BOOL I、Q、M、D、L 如果该功能的执行无错误,该使能输出端信号状态为1。 IN 输入 INT I、Q、M、D、L、P、常数 欲转换为以工程单位表示的实型值的输入值。 HI_LIM 输入 REAL I、Q、M、D、L、P、常数 以工程单位表示的上限值。 LO_LIM 输入 REAL I、Q、M、D、L、P、常数 以工程单位表示的下限值。 BIPOLAR 输入 BOOL I、Q、M、D、L 信号状态为1表示输入值为双极性。信号状态0表示输入值为单极。 OUT 输出 REAL I、Q、M、D、L、P 转换的结果。 RET_VAL 输出 WORD I、Q、M、D、L、P 如果该指令的执行没有错误,将返回值W#16#0000。对于W#16#0000以外的其它值,参见"错误信息"。 故障信息: 如果输入整型值大于K2,输出(OUT)将钳位于HI_LIM,并返回一个错误。如果输入整型值小于K1,输出将钳位于LO_LIM,并返回一个错误。ENO的信号状态将设置为0,RET_VAL等于W#16#0008。 4) FC105例子程序 如果输入I0.0的信号状态为1 (激活),则执行SCALE功能。在本例中,整型值22将转换为介于0.0和100.0之间的实型值,并写入OUT。如I2.0的信号状态所示,该输入值为BIPOLAR。 如果该功能的执行没有错误,ENO和Q0.0的信号状态将设置为1,RET_VAL等于W#16#0000。 执行前: IN ----------------------> MW10=22 HI_LIM ---------------> MD20=100.0 LO_LIM --------------> MD30=0.0 OUT -------------------> MD40=0.0 BIPOLAR ------------> I2.0=TRUE 执行后: OUT ------------------> MD40=50.03978588 5) FC106 功能描述 UNSCALE(FC106)功能接收一个以工程单位表示、且标定于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型输入值(IN),并将其转换为一个整型值。将结果写入OUT。UNSCALE功能使用以下等式: OUT = [ ((IN - LO_LIM)/(HI_LIM - LO_LIM)) * (K2 - K1) ] + K1 并根据输入值是BIPOLAR还是UNIPOLAR设置常数K1和K2。 ● BIPOLAR:假定输出整型值介于 -27648和27648之间,因此,K1 = -27648.0,K2 = +27648.0 ● UNIPOLAR:假定输出整型值介于0和27648之间,因此,K1 = 0.0,K2 = +27648.0 如果输入值超出LO_LIM和HI_LIM范围,输出(OUT)将钳位于距其类型(BIPOLAR或UNIPOLAR)的指定范围的下限或上限较近的一方,并返回一个错误。 6) FC106 的参数定义 参数 描述 数据类型 存储区 描述 EN 输入 BOOL I、Q、M、D、L 使能输入端,信号状态为1时激活该功能。 ENO 输出 BOOL I、Q、M、D、L 如果该功能的执行无错误,该使能输出端信号状态为1。 IN 输入 REAL I、Q、M、D、L、P、常数 欲转换为整型值的输入值。 HI_LIM 输入 REAL I、Q、M、D、L、P、常数 以工程单位表示的上限值。 LO_LIM 输入 REAL I、Q、M、D、L、P、常数 以工程单位表示的下限值。 BIPOLAR 输入 BOOL I、Q、M、D、L 信号状态为1表示输入值为双极性。信号状态0表示输入值为单极。 OUT 输出 INT I、Q、M、D、L、P 转换结果。 RET_VAL 输出 WORD I、Q、M、D、L、P 如果该指令的执行没有错误,将返回值W#16#0000。对于W#16#0000以外的其它值,参见"错误信息"。 故障信息: 如果输入值超出LO_LIM和HI_LIM范围,输出(OUT)将钳位于距其类型(BIPOLAR或UNIPOLAR)的指定范围的下限或上限较近的一方,并返回一个错误。ENO的信号状态将设置为0,RET_VAL等于W#16#0008。 7) FC106 例子程序 如果输入I0.0的信号状态为1 (激活),则执行UNSCALE功能。在本例中,标定于0.0和100.0之间的实型值50.03978588,将转换为一个整型值,并写入OUT。如I2.0的信号状态所示,该输入值为BIPOLAR。 如果该功能的执行没有错误,ENO和Q0.0的信号状态将设置为1,RET_VAL等于W#16#0000。 执行前: IN ----------------------> MD10=50.03978588 HI_LIM ---------------> MD20=100.0 LO_LIM --------------> MD30=0.0 OUT -------------------> MW40=0 BIPOLAR ------------> I2.0=TRUE 执行后: OUT ------------------> MW40=22 注意:通常在一个项目都有不只一个模拟量需要转换,FC105 和FC106 在程序中都可多次调用,调用的方法同上述例子程序。 TIA Portal 中模拟量输入/输出的编程1)SCALE/UNSCALE在哪里? 在TIA Portal中指令SCALE/UNSCALE的功能和STEP7中的FC105/FC106功能相同,用于模拟量输入/输出的编程。 编程界面下,在 “指令” 中的“基本指令 ――> 转换操作”中可以找到,见图4.1: 图4.1 2)SCALE/UNSCALE如何使用? SCALE/UNSCALE指令的使用和FC105/FC106完全相同,对应引脚的定义也完全相同,使用方法请参加章节3。 |
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