全集成自動(dòng)化全集成自動(dòng)化 T I A 解決方案培訓(xùn)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(gè)手冊(cè)由西門(mén)子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)教育合作部 automation and drive technology Siemens A D Cooperates with Education 以培訓(xùn)為目的編寫(xiě) 西門(mén)子對(duì)其內(nèi)容不做任何形式的保證 手冊(cè)的傳播或者復(fù)制 包括其內(nèi)容的使用與發(fā)表僅作為公共教育及職業(yè)培訓(xùn)之用 其他情況需要西門(mén)子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)教育合作部的書(shū)面許可 Knust 先生 E Mail michael knust hvr siemens de 違者必究 西門(mén)子保留所有權(quán)力 包括翻譯 以及 專(zhuān)利權(quán) 實(shí)用新型或外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)有權(quán) 感謝 Michael Dziallas Engineering公司 職業(yè)學(xué)校的教師們 和其他有關(guān)朋友為本手冊(cè)的 編寫(xiě)做出的貢獻(xiàn) 目錄 目錄 1 前言 4 2 模擬信號(hào) 6 3 STEP 7 中的數(shù)據(jù)類(lèi)型 8 4 數(shù)學(xué)運(yùn)算 10 4 1固定小數(shù)點(diǎn)數(shù)的計(jì)算 INT 和 DINT 10 4 2浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 REAL 11 4 3數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)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(hào)代表的含義 下列符號(hào)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(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 這一章 讀者將學(xué)習(xí)模擬量怎樣在SIMATIC S7中輸入 處理和輸出 模擬信號(hào) STEP 7中的數(shù)據(jù)類(lèi)型 數(shù)學(xué)運(yùn)算 STEP 7中的數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)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(jí)編程晉級(jí) 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(guò)程可視化過(guò)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(nèi)容的順利進(jìn)行 我們希望讀者具備以下的基礎(chǔ)知識(shí) Windows 95 98 2000 ME NET的基本操作知識(shí) 用STEP 7對(duì)PLC編程的基本知識(shí) 例如學(xué)習(xí)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(pán)空間 最佳 500MHz 128MB 的 RAM 65MB 的空余磁盤(pán)空間 2STEP 7 5 x 軟件 3一個(gè) PC 用 MPI 接口 4一個(gè)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(shù)字式輸入 DI 16x DC 24V 數(shù)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(hào) 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)不同 數(shù)字信號(hào)只接受兩種信號(hào) 電壓達(dá)到 24 伏 和 電壓 未達(dá)到 0 伏 而模擬信號(hào)能在某一范圍內(nèi)劃分出你想得到的很多電壓 一個(gè)典型 的例子是作為模擬信號(hào)傳送器的電壓計(jì) 通過(guò)調(diào)節(jié)電阻旋鈕的位置可以達(dá)到從零開(kāi) 始直到最大電壓 下面是模擬量測(cè)量在控制系統(tǒng)技術(shù)中的例子 溫度 50 150 C 流量 0 200l min 轉(zhuǎn)速 500 1500 R min 等等 這些模擬量通過(guò)測(cè)量傳感器都可以變成電信號(hào) 舉例來(lái)說(shuō) 500 1500R min的轉(zhuǎn) 速可以轉(zhuǎn)換成 0 10V 的電壓 當(dāng)轉(zhuǎn)速為 865R min 時(shí) 測(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)相同的測(cè)量 電壓 電流或電阻值必須首 先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 這稱(chēng)為模 數(shù)轉(zhuǎn)換 A D 轉(zhuǎn)換 這意味著上面例子中 3 65V 的電壓可轉(zhuǎn)化成相同含義的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào) 更多時(shí)候用二進(jìn)制數(shù)字來(lái)表示數(shù)字信 號(hào) 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(gè)區(qū)域 如果 用 2 位來(lái)描述 0 5V 或 5 10V 的電壓范圍 那么可以劃分成四個(gè)單獨(dú)的區(qū)域 0 2 5 2 5 5 5 7 5 7 5 10V 通常模數(shù)轉(zhuǎn)換在控制系統(tǒng)工程中占 8 或 11 位 8 位可以有 256 個(gè)單獨(dú)區(qū)域 11 位可以有 2048 個(gè)單獨(dú)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(shù)據(jù)類(lèi)型 在SIMATIC S7提供了很多種不同格式的數(shù)據(jù)類(lèi)型 下表列出了基本數(shù)據(jù)類(lèi)型 類(lèi)型和描述類(lèi)型和描述 所占所占 位數(shù)位數(shù) 格式選項(xiàng)格式選項(xiàng) 范圍及數(shù)值表示法 最低值及最高范圍及數(shù)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(jìn)制數(shù)B 16 0 to B 16 FFB 16 10 WORD 字 16二進(jìn)制數(shù)2 0 to 2 1111 1111 1111 11112 0001 0000 0000 0000 十六進(jìn)制數(shù)W 16 0 to W 16 FFFFW 16 1000 BCDC 0 to C 999C 998 無(wú)符號(hào)的十進(jìn)制 數(shù) B 0 0 to B 255 255 B 10 20 DWORD 雙 字 32二進(jìn)制數(shù)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(jìn)制數(shù)DW 16 0000 0000 to DW 16 FFFF FFFF DW 16 00A2 1234 無(wú)符號(hào)的十進(jìn)制 數(shù) B 0 0 0 0 to B 255 255 255 255 B 1 14 100 120 INT 整數(shù) 16有符號(hào)的十進(jìn)制 數(shù) 32768 to 327671 DINT 整 數(shù) 32位 32有符號(hào)的十進(jìn)制 數(shù) L 2147483648 to L 2147483647L 1 REAL 浮點(diǎn) 數(shù) 32IEEE 浮點(diǎn)數(shù) 上限 3 402823e 38 下限 1 175495e 38 1 234567e 13 S5TIME SIMATIC時(shí) 間 16S7時(shí)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(shí)間 32IEC時(shí)間 每步 1ms 帶符號(hào)整 數(shù) 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(shí)間 32時(shí)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(shù)據(jù)格式扮演了很重要的角色 因?yàn)檩斎?的模擬量在 INT 格式中以實(shí)數(shù)的形式存在 由于 INT 格式會(huì)造成舍入誤差 在更精確的數(shù)據(jù)處理中 只能使用 REAL 格式 4 數(shù)學(xué)運(yùn)算 4 1固定小數(shù)點(diǎn)數(shù)的計(jì)算 固定小數(shù)點(diǎn)數(shù)的計(jì)算 INT 和和 DINT 使用固定小數(shù)點(diǎn)數(shù) 加 減 乘 除等整數(shù)的數(shù)學(xué)操作成為可行 然而 由于不考 慮小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù) 會(huì)造成舍入誤差 操作操作所占位數(shù)所占位數(shù)功能功能 I16將累加器 1 低字中的內(nèi)容與累加器 2 低字中的內(nèi)容相加 結(jié)果 保存到累加器 1 低字中 I16將累加器2低字中的內(nèi)容減去累加器1低字中的內(nèi)容 結(jié)果保存 到累加器1中 I16 將累加器2低字中的內(nèi)容乘以累加器1低字中的內(nèi)容 結(jié)果保存 到累加器1中 I16 將累加器 2 低字中的內(nèi)容除以累加器 1 低字中的內(nèi)容 商保存 到累加器 1 低字中 余數(shù)保存到累加器 1 的高字中 D32將累加器1中的內(nèi)容與累加器2中的內(nèi)容相加 結(jié)果保存到累加 器1中 D32 將累加器2中的內(nèi)容減去累加器1中的內(nèi)容 結(jié)果保存到累加器1 中 D32 將累加器2中的內(nèi)容乘以累加器1中的內(nèi)容 結(jié)果保存到累加器1 中 D32 將累加器2中的內(nèi)容除以累加器1中的內(nèi)容 僅把商保存到累加 器1中 MOD32 將累加器2中的內(nèi)容除以累加器1中的內(nèi)容 僅把余數(shù)保存到累 加器1中 4 2浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 REAL 使用浮點(diǎn)數(shù)可以完成很多的數(shù)學(xué)操作 小數(shù)點(diǎn)的正確位置在這里要尤其注意 OperationFunction R 將累加器 1 32 位標(biāo)準(zhǔn) IEEE 浮點(diǎn)數(shù) 下同 和累加器 2 32 位標(biāo)準(zhǔn) IEEE 浮點(diǎn)數(shù) 下同 中的內(nèi)容相加 結(jié)果保存在累加器 1 中 R將累加器 2 中內(nèi)容減去累加器 1 中的內(nèi)容 結(jié)果保存在累加器 1 中 R將累加器 2 中內(nèi)容乘以累加器 1 中的內(nèi)容 結(jié)果保存在累加器 1 中 R 將累加器 2 中內(nèi)容除以累加器 1 中的內(nèi)容 結(jié)果保存在累加器 1 中 SQRT 對(duì)累加器 1 中的內(nèi)容求平方根 結(jié)果保存在累加器 1 中 SQR 對(duì)累加器 1 中的內(nèi)容求平方 結(jié)果保存在累加器 1 中 LN 對(duì)累加器 1 中的內(nèi)容求自然對(duì)數(shù) 結(jié)果保存在累加器 1 中 EXP 對(duì)累加器 1 中的內(nèi)容求指數(shù) 以 e 為底 結(jié)果保存在累加器 1 中 SIN 把累加器 1 中的內(nèi)容作為以弧度表示的角度 求其正弦 結(jié)果保存在累 加器 1 中 COS 把累加器 1 中的內(nèi)容作為以弧度表示的角度 求其余弦 結(jié)果保存在累 加器 1 中 TAN 把累加器 1 中的內(nèi)容作為以弧度表示的角度 求其正切 結(jié)果保存在累 加器 1 中 ASIN 計(jì)算累加器 1 中內(nèi)容的反正弦 結(jié)果保存在累加器 1 中 ACOS 計(jì)算累加器 1 中內(nèi)容的反余弦 結(jié)果保存在累加器 1 中 ATAN計(jì)算累加器 1 中內(nèi)容的反正切 結(jié)果保存在累加器 1 中 4 3數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換操作數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換操作 因?yàn)閿?shù)字的格式不總是適合以后重要的操作 因此要對(duì)數(shù)字進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換操作 Operation Function BTI BCD 轉(zhuǎn)成整數(shù) 16 位 將累加器 1 低字中的二進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換 成整數(shù) 16 位 BTDBCD 轉(zhuǎn)成整數(shù) 32 位 將累加器 1 中的二進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成整 數(shù) 32 位 ITB 整數(shù) 16位 轉(zhuǎn)成BCD 將累加器1低字中的整數(shù) 16位 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 編碼十進(jìn)制數(shù) ITD 整數(shù) 16位 轉(zhuǎn)成雙整數(shù) 32位 將累加器1低字中的整數(shù) 16位 轉(zhuǎn) 換成雙整數(shù) 32位 DTB雙整數(shù) 32 位 轉(zhuǎn)換成 BCD 將累加器 1 中的雙整數(shù) 32 位 轉(zhuǎn)換成二 進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù) DTR 雙整數(shù) 32位 轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù) 32位 IEEE FP 將累加器1中的雙整 數(shù) 32位 轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù) 32位 IEEE FP RND 取整 將累加器 1 中的 32 位 IEEE 浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成 32 位整數(shù) 雙整數(shù) 如果被轉(zhuǎn)換數(shù)字的小數(shù)部分位于奇數(shù)和偶數(shù)之間 該指令選擇偶數(shù)結(jié)果 RND 取整為較大的雙整數(shù) 該指令將結(jié)果取整為大于或等于該浮點(diǎn)數(shù)的最小整 數(shù) RND 取整為較小的雙整數(shù) 該指令將結(jié)果取整為小于或等于該浮點(diǎn)數(shù)的最大整 數(shù) TRUNC截尾取整 該指令取結(jié)果為被轉(zhuǎn)換浮點(diǎn)數(shù)的整數(shù)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(yīng)該將其轉(zhuǎn)換成 REAL 格式 如果不能直接轉(zhuǎn)換 就先用 ITD 指令 將其轉(zhuǎn)換成 DINT 格式 然后 再用 DTD 指令轉(zhuǎn)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(gè)字的信息 這個(gè)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(gè)模擬量 信道 都分配了一個(gè)外圍的輸入輸出字 格式是整數(shù)的 INT 型 輸入輸出字的地址依賴(lài)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(gè)插槽16來(lái)增加 這個(gè)缺省 的初始地址可以在硬件配置表中逐條顯示并核對(duì) 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(jìn)一步操作 數(shù)字化 中 模擬量轉(zhuǎn)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(dāng)模擬信號(hào)從 0 到 10V 0 to 20mA 時(shí) 數(shù) 字量的范圍如下 5 VNennbereich des Anwendungsbereich Analogeingangs 200 UGR 350 0 V 500 OGR 10 V 這些數(shù)字量需要經(jīng)常通過(guò) PLC 中的進(jìn)一步處理來(lái)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(shù)字量的進(jìn)一步操作中數(shù)字量的進(jìn)一步操作 0A 0V 10mA 5V 20mA 10V 如果一個(gè)模擬量已轉(zhuǎn)化成了數(shù)字量 在PLC能處理它之前還必須經(jīng)過(guò)規(guī)格化 同樣 的 從外圍設(shè)備來(lái)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(shù)學(xué)操作中進(jìn)行 所以數(shù)學(xué)操作應(yīng)該盡可能的精確 將要規(guī)格化的值必須轉(zhuǎn)化成 REAL 的數(shù)據(jù)類(lèi)型 這樣舍入誤差的影響可以最小 練習(xí)練習(xí) 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(gè) 值是