西門子PLC模擬量轉(zhuǎn)換方法
1、基本概念
我們生活在一個物質(zhì)的世界中。世間所有的物質(zhì)都包含了化學和物理特性，我們是通過對物質(zhì)的表觀性質(zhì)來了解和表述物質(zhì)的自有特性和運動特性。這些表觀性質(zhì)是我們常說的質(zhì)量、溫度、速度、壓力、電壓、電流等用數(shù)學語言表述的物理量，在自控領(lǐng)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(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)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(xiàn)衰減、干擾的問題。因此才出現(xiàn)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(diào)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(shù)學變換。中央控制室的儀表將這些電信號驅(qū)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(zhì)，這給儀表的標準化、通用性和規(guī)模化生產(chǎn)帶來的無可限量的好處。
3、數(shù)字化儀表
到了數(shù)字化時代，指針式顯示表變成了更直觀、更的數(shù)字顯示方式。在數(shù)字化儀表中，這種顯示方式實際上是用純數(shù)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(shù)學運算。這些運算可能是線性方程，也可能是非線性方程，現(xiàn)在的電腦對這些運算是易如反掌。
4、信號變換中的數(shù)學問題
信號的變換需要經(jīng)過以下過程：物理量－傳感器信號－標準電信號－A/D轉(zhuǎn)換－數(shù)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(zhuǎn)換數(shù)值為C0-Cm，實時數(shù)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(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A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)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(shù)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(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。
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)使用的標準化數(shù)值。
在S7-200中，(Z-6400)/25600的計算結(jié)果是非常重要的數(shù)值。這是一個0－1.0（100％）的實數(shù)，可以直接送到PID指令（不是指令向?qū)В┑臋z測值輸入端。PID指令輸出的也是0－1.0的實數(shù)，通過前面的計算式的反計算，可以轉(zhuǎn)換成6400－32000，送到D/A端口變成4－20mA輸出。
西門子plc選型分析：
設(shè)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(shù)估算
      I/O點數(shù)是西門子PLC的一項重要指標。合理選擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資較低。西門子PLC的輸入輸出點總數(shù)和種類應根據(jù)被控對象的模擬量、開關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況(包括模擬量、開關(guān)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。考慮到今后的擴充，一般應估計的總點數(shù)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(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：
開關(guān)量輸入元件：10～20B/點;
開關(guān)量輸出元件：5～10B/點;
定時器/計數(shù)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(jù)上面算出總字數(shù)再加上25%左右的備用量，可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的西門子PLC內(nèi)存。
二、本設(shè)計所占用的I/O點數(shù)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(shù)值加1按鈕，需一個輸入點;計數(shù)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(tǒng)的調(diào)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(shù)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(tǒng)的調(diào)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PLC模塊控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計：
一、線性化編程
線性化編程是將用戶程序連續(xù)放置在一個指令塊內(nèi)，即一個簡單的程序塊內(nèi)包含系統(tǒng)的所有指令。線性化編程不帶分支，通常是OB1程序按順序執(zhí)行每一條指令，軟件管理的功能相對簡單。
二、分部編程
分部式編程是把一項控制任務分成若干個立的塊，每個塊用于控制一套設(shè)備或一系列工作的邏輯指令，而這些塊的運行靠組織塊OB內(nèi)指令來調(diào)用。
三、結(jié)構(gòu)化編程
結(jié)構(gòu)化程序把過程要求的類似或相關(guān)的功能進行分類，并試圖提供可以用于幾個任務的通用解決方案。向指令塊提供有關(guān)信息（以參數(shù)形式），結(jié)構(gòu)化程序能夠重用這些通用模塊。
控制軟件分為五個功能塊：
FC10   功能塊用于控制成分A的供料泵；
FC20   功能塊用于控制成分B的供料泵；
FC30   功能塊用于控制攪拌馬；
F0   功能塊用于控制排料電磁閥；
FC50   功能塊用于控制操作站上的指示燈。

西門子PLC模塊控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容：
1、確定系統(tǒng)運行方式與控制方式：PLC可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，如單機控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等，在進行應用系統(tǒng)設(shè)計時，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式；
2、選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象(電動機、電磁閥等)，這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內(nèi)容；
3、PLC的選擇：PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)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(shè)計控制臺(柜)；
5、設(shè)計控制程序：控制程序是整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)正常、安全、可靠的關(guān)鍵，因此控制系統(tǒng)的程序應經(jīng)過反復調(diào)試，直到滿足要求為止；
6、編制控制系統(tǒng)的技術(shù)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EDI模塊的特點：
1、系統(tǒng)無濃水循環(huán)不須加鹽，無水排放，結(jié)構(gòu)簡單；
2、智能化整流電源充分發(fā)揮模塊技術(shù)性能，安全可靠；
3、濃水樹脂技術(shù)提高離子遷移速度，系統(tǒng)能耗小；
4、淡水樹脂分層技術(shù)使非導電離子遷移，出水品質(zhì)高；
5、成熟的回流技術(shù)減小前段波動影響，出水品質(zhì)穩(wěn)定；
6、大通道隔板和的樹脂處理技術(shù)，抗污染能力強；
7、豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗優(yōu)化管道布置技巧，便于使用維護；
8、的密封工藝和優(yōu)良的膜性能，延長了使用壽命；
9、標準化的規(guī)范工藝，降低設(shè)備維護和人員培訓成本。
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