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140CPU67160（（140CPU67160））

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產(chǎn)品型號(hào)140CPU67160

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廈門(mén)心銳嘉自動(dòng)化設(shè)備有限公司

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140CPU67160 Schneider/施耐德 CPU 模塊 140系列

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140CPU67160 140CPU67160

信號(hào)變換中的數(shù)學(xué)問(wèn)題

信號(hào)的變換需要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程：物理量－傳感器信號(hào)－標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)－A/D轉(zhuǎn)換－數(shù)值顯示。

聲明：為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們?cè)诖擞懻摰氖蔷€性的信號(hào)變換。同時(shí)略過(guò)傳感器的信號(hào)變換過(guò)程。

假定物理量為A，范圍即為A0－Am，實(shí)時(shí)物理量為X；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是B0－Bm，實(shí)時(shí)電信號(hào)為Y；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值為C0-Cm，實(shí)時(shí)數(shù)值為Z。

如此，B0對(duì)應(yīng)于A0，Bm對(duì)應(yīng)于Am，Y對(duì)應(yīng)于X，及Y=f（X）。由于是線性關(guān)系，得出方程式為Y=（Bm-B0）*（X-A0）/（Am-A0）+B0。又由于是線性關(guān)系，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)方程Z=f（X）可以表示為Z=（Cm-C0）*（X-A0）/（Am-A0）+C0。

那么就很容易得出逆變換的數(shù)學(xué)方程為X=（Am-A0）*（Z-C0）/（Cm-C0）+A0。方程中計(jì)算出來(lái)的X就可以在顯示器上直接表達(dá)為被檢測(cè)的物理量。

PLC中逆變換的計(jì)算方法

以S7-200和4－20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=（Am-A0）*（Z-6400）/（32000-6400）+A0。

例如某溫度傳感器和變送器檢測(cè)的是-10－60℃，用上述的方程表達(dá)為X=70*（Z-6400）/25600-10。經(jīng)過(guò)PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令計(jì)算后，HMI可以從結(jié)果寄存器中讀取并直接顯示為工程量。

用同樣的原理，我們可以在HMI上輸入工程量，然后由軟件轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

在S7-200中，（Z-6400）/25600的計(jì)算結(jié)果是非常重要的數(shù)值。這是一個(gè)0－1.0（100％）的實(shí)數(shù)，可以直接送到PID指令（不是指令向?qū)В┑臋z測(cè)值輸入端。PID指令輸出的也是0－1.0的實(shí)數(shù)，通過(guò)前面的計(jì)算式的反計(jì)算，可以轉(zhuǎn)換成6400－32000，送到D/A端口變成4－20mA輸出。

1.自己寫(xiě)轉(zhuǎn)換程序。

2.需要注意你的模擬量是單極性的還是雙極性的。

假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A0—Am（如：4—20mA），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為D0—Dm（如：6400—32000），設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A，A/D轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系A＝f（D）可以表示為數(shù)學(xué)方程：

A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。

根據(jù)該方程式，可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關(guān)系D＝f（A）可以表示為數(shù)學(xué)方程：

D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。

具體舉一個(gè)實(shí)例，以S7-200和4—20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：

A＝（D－6400）×（20－4）／（32000－6400）＋4

假設(shè)該模擬量與AIW0對(duì)應(yīng)，則當(dāng)AIW0的值為12800時(shí)，相應(yīng)的模擬電信號(hào)是6400×16／25600＋4＝8mA。

又如，某溫度傳感器，－10—60℃與4—20mA相對(duì)應(yīng)，以T表示溫度值，AIW0為PLC模擬量采樣值，則根據(jù)上式直接代入得出：

T=70×（AIW0－6400）／25600－10

可以用T 直接顯示溫度值。

模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換理解起來(lái)比較困難，該段多讀幾遍，結(jié)合所舉例子，就會(huì)理解。為了讓您方便地理解，我們?cè)倥e一個(gè)例子：

某壓力變送器，當(dāng)壓力達(dá)到滿量程5MPa時(shí)，壓力變送器的輸出電流是20mA，AIW0的數(shù)值是32000。可見(jiàn)，每毫安對(duì)應(yīng)的A/D值為32000/20，測(cè)得當(dāng)壓力為0.1MPa時(shí)，壓力變送器的電流應(yīng)為4mA，A/D值為（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際壓力值（單位為KPa）的計(jì)算公式為：VW0的值＝（AIW0的值－6400）（5000－100）/（32000－6400）＋100（單位：KPa）

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【產(chǎn)品類別】 DCS PLC 工業(yè)機(jī)器人備件伺服驅(qū)動(dòng)器

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