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03
模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換

在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，讀者往往采集溫度、壓力、流量等信號(hào)，那么在程序中如何處理這些模擬量信號(hào)呢？換句話說編寫模擬量程序的目的是什么呢？編寫模擬量程序的目的是將模擬量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，最終將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成工程量（物理量）。

模擬量轉(zhuǎn)換為工程量分為單極性和雙極性兩種。雙極性的-27648對(duì)應(yīng)工程量的最小值，27648對(duì)應(yīng)工程量的最大值。

單極性模擬量分為兩種，即4-20mA和0-10V、0-20mA。

（1）第一種為4-20mA,是帶有偏移量的。

因?yàn)?/span>4mA為總量的20%，而20mA轉(zhuǎn)換為數(shù)字量為27648，所以4mA對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為5530。模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量是S7-1200PLC完成的，讀者要在程序中將這些數(shù)值轉(zhuǎn)換為工程量。

（2）第二種是沒有偏移量的

沒有偏移量的是如0-10V、0-20mA等模擬量，27648對(duì)應(yīng)最大工程量，0對(duì)應(yīng)工程量的最小值。

（3）模擬量信號(hào)（0-10V、0-5V或0-20mA）在S7-1200PLC CPU內(nèi)部用0-27648的數(shù)值表示（4-20mA對(duì)應(yīng)5530-27648），這兩者之間有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，如圖3-5-5

圖3-5-5 模擬量信號(hào)與數(shù)字量曲線

04
標(biāo)準(zhǔn)化指令和縮放指令

（1）標(biāo)準(zhǔn)化指令（NORM_X）

NORM_X指令：使用“NORM_X”指令，可將輸入VALUE中變量的值映射到線性標(biāo)尺對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)化。使用參數(shù)MIN和MAX定義輸入VALUE值范圍的限值：

LAD	參數(shù)	數(shù)據(jù)類型	說明
	EN	BOOL	允許輸入
	ENO	BOOL	允許輸出
	MIN	整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)	取值范圍的下限
	VALUE	整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)	要標(biāo)準(zhǔn)化的值
	MAX	整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)	取值范圍的上限
	OUT	浮點(diǎn)數(shù)	標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

注意：可以從指令框“<???>”下拉列表中選擇該指令的數(shù)據(jù)類型。

標(biāo)準(zhǔn)化指令的計(jì)算公式是：OUT= (VALUE - MIN) / (MAX - MIN)，其中 (0.0 <= OUT <= 1.0)，計(jì)算原理如圖3-5-6

圖3-5-6 標(biāo)準(zhǔn)化指令公式對(duì)應(yīng)計(jì)算原理圖

用一個(gè)例子來說明標(biāo)準(zhǔn)化指令（NORM_X）的使用，梯形圖如圖3-5-7所示：

當(dāng)I0.0閉合激活標(biāo)準(zhǔn)化指令，要標(biāo)準(zhǔn)化的VALUE存儲(chǔ)在MW10中，VALUE的范圍是0-27648，將VALUE標(biāo)準(zhǔn)化的輸出范圍是0.0-1.0。假設(shè)MW10中是13824，那么MD12中的標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果是0.5。

圖3-5-7 標(biāo)準(zhǔn)化指令示例

（2）縮放指令（SCALE_X）

SCALE_X指令：使用“SCALE_X”指令，可將輸入VALUE的值映射到指定的值范圍來對(duì)其縮放。當(dāng)執(zhí)行縮放指令時(shí)，輸入VALUE的浮點(diǎn)值會(huì)縮放到有參數(shù)MIN和MAX定義的值范圍。縮放結(jié)果為整數(shù)，存儲(chǔ)在OUT輸出中。縮放指令參數(shù)見下表：

LAD	參數(shù)	數(shù)據(jù)類型	說明
	EN	BOOL	允許輸入
	ENO	BOOL	允許輸出
	MIN	整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)	取值范圍的下限
	VALUE	整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)	要標(biāo)準(zhǔn)化的值
	MAX	整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)	取值范圍的上限
	OUT	浮點(diǎn)數(shù)	標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

注意：可以從指令框“<???>”下拉列表中選擇該指令的數(shù)據(jù)類型。

縮放指令的計(jì)算公式是：OUT= VALUE (MAX - MIN) + MIN，其中 (0.0 <= VALUE <= 1.0)，計(jì)算原理如圖3-5-8；

用一個(gè)例子來說明標(biāo)準(zhǔn)化指令（NORM_X）的使用，梯形圖如圖3-5-8所示，當(dāng)I0.0閉合激活標(biāo)準(zhǔn)化指令，要標(biāo)準(zhǔn)化的VALUE存儲(chǔ)在MD16中，VALUE的范圍是0-27648，將VALUE標(biāo)準(zhǔn)化的輸出范圍是0-27648。假設(shè)MD10中是0.5，那么MW20中的標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果是13824。

圖3-5-8 縮放指令示例
四、任務(wù)實(shí)施

本任務(wù)的實(shí)施步驟主要分為PLC接線、IO地址分配以及程序設(shè)計(jì)思路：

01
IO地址分配

輸入地址	說明	溫度顯示地址	說明
IW64	模擬量輸入	MD24	溫度顯示

02
程序設(shè)計(jì)思路

1）使用標(biāo)準(zhǔn)化指令，把采集過來的模擬量值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化后的范圍值在0.0-1.0之間。

2）再使用縮放指令，把標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值進(jìn)行縮放，縮放后的范圍值在溫度傳感器量程（-50.0-200.0℃）范圍之間。

03
程序設(shè)計(jì)

五、經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

1、模擬量的換算，主要是要理解模擬量與數(shù)字量之間的關(guān)系。

2、在本任務(wù)中，主要使用的是標(biāo)準(zhǔn)化和縮放指令進(jìn)行模擬量采集換算，換算的時(shí)候要注意數(shù)字量及工程量數(shù)值的填寫，以免換算錯(cuò)誤。

3、在上述例子中，溫度傳感器的量程為-50℃-200℃，所以在縮放指令中需要正確填寫數(shù)值。

4、如果現(xiàn)場(chǎng)有多個(gè)溫度傳感器，可以使用帶參數(shù)子程序的方式編寫更加方便。

5、如果現(xiàn)場(chǎng)的傳感器是4-20mA電流輸出的，那么在標(biāo)準(zhǔn)化指令中的MIN管腳填寫的數(shù)值應(yīng)該是5530，而不是0。

總結(jié)

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