【西門子自動化課程】 (23).doc

全集成自動化全集成自動化 T I A 解決方案培訓教材 第二部分第二章第二部分第二章 模擬量處理模擬量處理 這個手冊由西門子自動化與驅動集團教育合作部 automation and drive technology Siemens A D Cooperates with Education 以培訓為目的編寫 西門子對其內容不做任何形式的保證 手冊的傳播或者復制 包括其內容的使用與發(fā)表僅作為公共教育及職業(yè)培訓之用 其他情況需要西門子自動化與驅動集團教育合作部的書面許可 Knust 先生 E Mail michael knust hvr siemens de 違者必究 西門子保留所有權力 包括翻譯 以及 專利權 實用新型或外觀設計專有權 感謝 Michael Dziallas Engineering公司 職業(yè)學校的教師們 和其他有關朋友為本手冊的 編寫做出的貢獻 目錄 目錄 1 前言 4 2 模擬信號 6 3 STEP 7 中的數據類型 8 4 數學運算 10 4 1固定小數點數的計算 INT 和 DINT 10 4 2浮點數運算 REAL 11 4 3數據格式轉換操作 12 5 輸入 輸出模擬量 13 5 1 輸入和規(guī)格化模擬量 14 5 2 規(guī)格化和輸出模擬量 14 下列符號代表的含義 下列符號代表的含義 信息信息 程序程序 示例示例 注意注意 1 前言 第二章第二部分介紹的是STEP 7程序的附加功能 學習目標 學習目標 這一章 讀者將學習模擬量怎樣在SIMATIC S7中輸入 處理和輸出 模擬信號 STEP 7中的數據類型 數學運算 STEP 7中的數據類型轉化 輸入和規(guī)格化模擬量 規(guī)格化和輸出模擬量 基本條件 基本條件 基本基本 STEP 7 編程編程 2 3 天第一部分 STEP 7 編程晉級編程晉級 2 3 天第二部分 工業(yè)總線系統(tǒng)工業(yè)總線系統(tǒng) 2 3 天第四部分 序列編程序列編程 2 3 天第三部分 過程可視化過程可視化 2 3 天第六部分 SIMATIC S7 IT 通訊通訊 1 2 天第五部分 為了這部分內容的順利進行 我們希望讀者具備以下的基礎知識 Windows 95 98 2000 ME NET的基本操作知識 用STEP 7對PLC編程的基本知識 例如學習了第一部分第三章 需要的硬件和軟件 需要的硬件和軟件 1PC Windows 95 98 2000 ME NET 的操作系統(tǒng) 以及 最小 133MHz 64MB 的 RAM 65MB 的空余磁盤空間 最佳 500MHz 128MB 的 RAM 65MB 的空余磁盤空間 2STEP 7 5 x 軟件 3一個 PC 用 MPI 接口 4一個裝有 CPU 315 2DP 的 PLC SIMATIC S7 300 組態(tài)舉例 電源 PS 307 2A CPU CPU 315 2DP 數字式輸入 DI 16x DC 24V 數字式輸出 DO 16x DC 24V 0 5A 1 PC 2 STEP 7 4 S7 300 3 PC Adapter 2 模擬信號 模擬信號與數字信號不同 數字信號只接受兩種信號 電壓達到 24 伏 和 電壓 未達到 0 伏 而模擬信號能在某一范圍內劃分出你想得到的很多電壓 一個典型 的例子是作為模擬信號傳送器的電壓計 通過調節(jié)電阻旋鈕的位置可以達到從零開 始直到最大電壓 下面是模擬量測量在控制系統(tǒng)技術中的例子 溫度 50 150 C 流量 0 200l min 轉速 500 1500 R min 等等 這些模擬量通過測量傳感器都可以變成電信號 舉例來說 500 1500R min的轉 速可以轉換成 0 10V 的電壓 當轉速為 865R min 時 測量傳感器輸出的電壓為 3 65V 365 1000 R min 10V 10V 1000 R min 0 01 V R min 365 R min x 0 01 V R min 3 65 0 V 10V 5008651500 R min 如果想用可編程序控制器 PLC 來實現(xiàn)相同的測量 電壓 電流或電阻值必須首 先轉換成數字信號 這稱為模 數轉換 A D 轉換 這意味著上面例子中 3 65V 的電壓可轉化成相同含義的二進制數字信號 更多時候用二進制數字來表示數字信 號 如果只用 1 位 例如描述 0 10V 的電壓范圍 那么只能代表一個區(qū)域 如果 用 2 位來描述 0 5V 或 5 10V 的電壓范圍 那么可以劃分成四個單獨的區(qū)域 0 2 5 2 5 5 5 7 5 7 5 10V 通常模數轉換在控制系統(tǒng)工程中占 8 或 11 位 8 位可以有 256 個單獨區(qū)域 11 位可以有 2048 個單獨區(qū)域 11 Bit 10V 2048 0 0048828 電電壓壓 差差異異 5mV 可可以以鑒鑒別別 0 2048 0A 0V 20mA 10V 3 STEP 7 中的數據類型 在SIMATIC S7提供了很多種不同格式的數據類型 下表列出了基本數據類型 類型和描述類型和描述 所占所占 位數位數 格式選項格式選項 范圍及數值表示法 最低值及最高范圍及數值表示法 最低值及最高 值 值 示例示例 BOOL 位 1布爾文本TRUE FALSETRUE BYTE 字節(jié) 8十六進制數B 16 0 to B 16 FFB 16 10 WORD 字 16二進制數2 0 to 2 1111 1111 1111 11112 0001 0000 0000 0000 十六進制數W 16 0 to W 16 FFFFW 16 1000 BCDC 0 to C 999C 998 無符號的十進制 數 B 0 0 to B 255 255 B 10 20 DWORD 雙 字 32二進制數2 0 to 2 1111 1111 1111 1111 1111 1 111 1111 1111 2 1000 0001 0001 1000 1011 1011 0111 1111 十六進制數DW 16 0000 0000 to DW 16 FFFF FFFF DW 16 00A2 1234 無符號的十進制 數 B 0 0 0 0 to B 255 255 255 255 B 1 14 100 120 INT 整數 16有符號的十進制 數 32768 to 327671 DINT 整 數 32位 32有符號的十進制 數 L 2147483648 to L 2147483647L 1 REAL 浮點 數 32IEEE 浮點數 上限 3 402823e 38 下限 1 175495e 38 1 234567e 13 S5TIME SIMATIC時 間 16S7時間 每步 10ms 缺省值 S5T 0H 0M 0S 10MS to S5T 2H 46M 30S 0MS and S5T 0H 0M 0S 0MS S5T 0H 1M 0S 0MS S5TIME 1H 1M 0S 0MS TIME IEC時間 32IEC時間 每步 1ms 帶符號整 數 T 24D 20H 31M 23S 648MS to T 24D 20H 31M 23S 647MS T 0D 1H 1M 0S 0MS TIME 0D 1H 1M 0S 0M S DATE IEC日期 16IEC日期 每步1 天 D 1990 1 1 to D 2168 12 31DATE 1994 3 15 TIME OF DAY 時間 32時間每步1msTOD 0 0 0 0 to TOD 23 59 59 999TIME OF DAY 1 10 3 3 CHAR 字符 8ASCII 字符 A B etc B 注意 注意 在模擬量處理中 INT 和 REAL 的數據格式扮演了很重要的角色 因為輸入 的模擬量在 INT 格式中以實數的形式存在 由于 INT 格式會造成舍入誤差 在更精確的數據處理中 只能使用 REAL 格式 4 數學運算 4 1固定小數點數的計算 固定小數點數的計算 INT 和和 DINT 使用固定小數點數 加 減 乘 除等整數的數學操作成為可行 然而 由于不考 慮小數點后面的數 會造成舍入誤差 操作操作所占位數所占位數功能功能 I16將累加器 1 低字中的內容與累加器 2 低字中的內容相加 結果 保存到累加器 1 低字中 I16將累加器2低字中的內容減去累加器1低字中的內容 結果保存 到累加器1中 I16 將累加器2低字中的內容乘以累加器1低字中的內容 結果保存 到累加器1中 I16 將累加器 2 低字中的內容除以累加器 1 低字中的內容 商保存 到累加器 1 低字中 余數保存到累加器 1 的高字中 D32將累加器1中的內容與累加器2中的內容相加 結果保存到累加 器1中 D32 將累加器2中的內容減去累加器1中的內容 結果保存到累加器1 中 D32 將累加器2中的內容乘以累加器1中的內容 結果保存到累加器1 中 D32 將累加器2中的內容除以累加器1中的內容 僅把商保存到累加 器1中 MOD32 將累加器2中的內容除以累加器1中的內容 僅把余數保存到累 加器1中 4 2浮點數運算 浮點數運算 REAL 使用浮點數可以完成很多的數學操作 小數點的正確位置在這里要尤其注意 OperationFunction R 將累加器 1 32 位標準 IEEE 浮點數 下同 和累加器 2 32 位標準 IEEE 浮點數 下同 中的內容相加 結果保存在累加器 1 中 R將累加器 2 中內容減去累加器 1 中的內容 結果保存在累加器 1 中 R將累加器 2 中內容乘以累加器 1 中的內容 結果保存在累加器 1 中 R 將累加器 2 中內容除以累加器 1 中的內容 結果保存在累加器 1 中 SQRT 對累加器 1 中的內容求平方根 結果保存在累加器 1 中 SQR 對累加器 1 中的內容求平方 結果保存在累加器 1 中 LN 對累加器 1 中的內容求自然對數 結果保存在累加器 1 中 EXP 對累加器 1 中的內容求指數 以 e 為底 結果保存在累加器 1 中 SIN 把累加器 1 中的內容作為以弧度表示的角度 求其正弦 結果保存在累 加器 1 中 COS 把累加器 1 中的內容作為以弧度表示的角度 求其余弦 結果保存在累 加器 1 中 TAN 把累加器 1 中的內容作為以弧度表示的角度 求其正切 結果保存在累 加器 1 中 ASIN 計算累加器 1 中內容的反正弦 結果保存在累加器 1 中 ACOS 計算累加器 1 中內容的反余弦 結果保存在累加器 1 中 ATAN計算累加器 1 中內容的反正切 結果保存在累加器 1 中 4 3數據格式轉換操作數據格式轉換操作 因為數字的格式不總是適合以后重要的操作 因此要對數字進行格式轉換操作 Operation Function BTI BCD 轉成整數 16 位 將累加器 1 低字中的二進制編碼十進制數轉換 成整數 16 位 BTDBCD 轉成整數 32 位 將累加器 1 中的二進制編碼十進制數轉換成整 數 32 位 ITB 整數 16位 轉成BCD 將累加器1低字中的整數 16位 轉換成二進制 編碼十進制數 ITD 整數 16位 轉成雙整數 32位 將累加器1低字中的整數 16位 轉 換成雙整數 32位 DTB雙整數 32 位 轉換成 BCD 將累加器 1 中的雙整數 32 位 轉換成二 進制編碼十進制數 DTR 雙整數 32位 轉換成浮點數 32位 IEEE FP 將累加器1中的雙整 數 32位 轉換成浮點數 32位 IEEE FP RND 取整 將累加器 1 中的 32 位 IEEE 浮點數轉換成 32 位整數 雙整數 如果被轉換數字的小數部分位于奇數和偶數之間 該指令選擇偶數結果 RND 取整為較大的雙整數 該指令將結果取整為大于或等于該浮點數的最小整 數 RND 取整為較小的雙整數 該指令將結果取整為小于或等于該浮點數的最大整 數 TRUNC截尾取整 該指令取結果為被轉換浮點數的整數部分 注意 注意 在模擬量處理的情況下 模擬量處于 INT 格式 由于 INT 格式的舍入誤 差 應該將其轉換成 REAL 格式 如果不能直接轉換 就先用 ITD 指令 將其轉換成 DINT 格式 然后 再用 DTD 指令轉換成 REAL 格式 5 輸入 輸出模擬量 模擬量輸入在PLC中作為一個字的信息 這個字的存取使用以下指令 LPIW x作為 模擬輸入字的裝入 T PQW x 作為 模擬輸出字的傳送 每一個模擬量 信道 都分配了一個外圍的輸入輸出字 格式是整數的 INT 型 輸入輸出字的地址依賴于模塊的初始地址 如果把模擬模塊插在插槽4 那么它的 缺省初始地址為256 以后的模擬模塊的初始地址按每個插槽16來增加 這個缺省 的初始地址可以在硬件配置表中逐條顯示并核對 插槽6的第一路模擬輸入的地址是PIW 288 第二路模擬輸入的地址是PIW 290 第一路模擬輸出的地址是PQW 288 等等 在 PLC 的進一步操作 數字化 中 模擬量轉換與模擬輸入輸出相同 SM334 模 塊帶有 4 路模擬輸入和 2 路模擬輸出 當模擬信號從 0 到 10V 0 to 20mA 時 數 字量的范圍如下 5 VNennbereich des Anwendungsbereich Analogeingangs 200 UGR 350 0 V 500 OGR 10 V 這些數字量需要經常通過 PLC 中的進一步處理來規(guī)格化 5 1 輸入和規(guī)格化模擬量輸入和規(guī)格化模擬量 0 13824 27648 模擬量的區(qū)域模擬量的區(qū)域 在在 PLC 中數字量的進一步操作中數字量的進一步操作 0A 0V 10mA 5V 20mA 10V 如果一個模擬量已轉化成了數字量 在PLC能處理它之前還必須經過規(guī)格化 同樣 的 從外圍設備來的模擬輸出量也需要規(guī)格化 在 STEP 7 的程序中 規(guī)格化在數學操作中進行 所以數學操作應該盡可能的精確 將要規(guī)格化的值必須轉化成 REAL 的數據類型 這樣舍入誤差的影響可以最小 練習練習 在下面的例子中 從 0 到 10V 的值中輸入到插在插槽 6 的模擬模塊中 目前這個 值是