模擬量的計算是如何進行的?

模擬量是工業自動化使用的蠻多的一個東西,一般用在對溫度、壓力等數字量的檢測和控制,比較高端的還會結合PID進行使用。在學習模擬量的過程中,讀取到相應的數據很簡單,困擾大家學習模擬量的最大難題是對模擬量的量程範圍的選擇以及計算。下面,陳老師將對模擬量的計算進行一個詳細的解說,會結合相應的案例,幫助大家理解模擬量。

例1:


模擬量的計算是如何進行的?

模擬量的計算是如何進行的?

如上圖,一個溫度感應模塊,感應的溫度時0~150°,對應的輸出電壓時0~10V,也就是說感應到0的溫度,這個模塊就輸出一個0V的電壓;感應到150°,就輸出一個10V的電壓。中間的每一個溫度也會對應一個相應的電壓,這裡需要去計算麼,不不不,現在還不到計算的時候,我們繼續往下看。

模擬量的計算是如何進行的?

上圖是我們FX系列的plc,加了2個模擬量的模塊,其中FX3U-4AD就是用來接收這些電壓數值的模塊(也可以接收電流)。有一點要記住,plc顯示出來的是數字,而不是電壓值。而且,顯示出來的數值大小也可以是不同範圍,例如,可以把0-10V的電壓顯示為0-10000的數值,也可以顯示為0-4000或者0-32000的對應數值,你選擇的數值越大,檢測的就越精確,看下圖的3種模式,我們可以通過plc編程進行設定,選擇其中一種:

模擬量的計算是如何進行的?

由於我們的溫度模塊是0-10V的,我們plc的接收範圍是-10V--+10V,我們把負數部分去掉,對應的數值的負數範圍

下面我們選擇0-32000的數值範圍進行計算。也就是說,讀取到是數值0,就是電壓為0v;讀取到32000的數值,就是感應到的電壓是10V。再對應到我們溫度模塊的0-150°,可以發現0-10V就是一箇中間量,我們不需要拿他來計算, 0數值對應的溫度是0°150°對應的數值是32000。

模擬量的計算是如何進行的?

如上圖,溫度和讀取的數值是一個線性關係,我們可以用座標系表示,溫度為X,顯示的數值為Y,這時我們發現,他們之間存在一個比例關係,Y是X的k倍,也就是說,顯示的數值是實際溫度的K倍,具體是多少倍,我們不知道,我們可以列公式 y=k*x,這時可以代入 x=150°時,y=32000,即 32000=k*150,可以求得,k=32000/150=2133

結論是,讀取到的數值除以2133就是實際的溫度。

選擇不同的量程範圍,計算的過程都是一樣的,這裡就不給大家一一演示,下面進入第二個例子,來看看更有難度的計算。

例2:

下圖是我們另外一種溫度變送器,它能感應到-50°~+150°的溫度範圍,輸出的是4~20ma的電流。

模擬量的計算是如何進行的?

就是說我們的感應器感應到-50°時,輸出電流4mA;感應到150°的溫度時,輸出20mA的電流。參照下圖,我們可以選擇不用的量程範圍:

模擬量的計算是如何進行的?

比如,我們選擇0~16000的量程範圍,那麼這時候對應關係如下:

模擬量的計算是如何進行的?

我們把讀取的數值命名為y把實際溫度命名為x,x變化,我們的y也會跟著變化,這時,因為我們的溫度初始檢測值不為零,所以計算比前面有所不同。我們先根據-50°對應數值0, +150°對應的數值為16000,做出下圖:

模擬量的計算是如何進行的?

我們可以列出這樣的方程y=k*x+b,然後代入(-50,0)、(150,16000)

模擬量的計算是如何進行的?

這是初中的直線方程的知識點,我們可以接出k=80,b=4000;

y=80*x+4000或x=(y-4000)/80

最後可以得出,實際的數值減去4000,再除以80就是實際的溫度。

我們再來回顧下計算的流程。

模擬量的計算是如何進行的?

這就是我們模擬量的計算過程,當然plc也可以通過D\\A模塊輸出電壓或者電流,其計算過程和原理都是一樣的,這裡就留給大家自己去思考。

(技成培訓原創,作者:陳育新,未經授權不得轉載,違者必究!)


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