一種量程轉(zhuǎn)化指令庫在西門子PLC中的應(yīng)用

邵振榮，閭 浩，丁肖璞

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

1 傳統(tǒng)模擬量使用的弊端

傳統(tǒng)的模擬量程序設(shè)計時，設(shè)計員首先需要去熟悉該模塊的每個地址對應(yīng)什么功能，其次要知道每個地址要實現(xiàn)相應(yīng)功能需賦什么樣的值等，還有模塊的一些繁瑣的設(shè)置，費時費力。

2 本文所述指令庫的系統(tǒng)構(gòu)成以及轉(zhuǎn)換關(guān)系

本文所探討的電控系統(tǒng)主PLC采用西門子SMART200 CPU單元。系統(tǒng)組成如圖1所示。

因為 A/D（模 /數(shù)）、D/A（數(shù) /模）轉(zhuǎn)換之間的對應(yīng)關(guān)系，S7-200 SMART CPU內(nèi)部用數(shù)值表示外部的模擬量信號，兩者之間有一定的數(shù)學關(guān)系。這個關(guān)系就是模擬量/數(shù)值量的換算關(guān)系。例如，使用一個0-20mA的模擬量信號輸入，在S7-200SMART CPU內(nèi)部，0-20mA對應(yīng)于數(shù)值范圍0-27648；對于4-20mA的信號，對應(yīng)的內(nèi)部數(shù)值為5530-27648。

圖1 系統(tǒng)組成

如果有兩個傳感器，量程都是0-16MPa，但是一個是0-20mA輸出，另一個是4～20mA輸出。它們在相同的壓力下，變送的模擬量電流大小不同，在S7-200SMART內(nèi)部的數(shù)值表示也不同。顯然兩者之間存在比例換算關(guān)系。模擬量輸出的情況也大致相同。

上面談到的是0～20mA與4～20mA之間換算關(guān)系，但模擬量轉(zhuǎn)換的目的顯然不是在S7-200 SMART CPU中得到一個0-27648之類的數(shù)值；對于編程和操作人員來說，得到具體的物理量數(shù)值（如壓力值、流量值），或者對應(yīng)物理量占量程的百分比數(shù)值要更方便，這是換算的最終目標。

通用比例換算公式如下：

Ov=[（Osh-Osl）*（lv-lsl）/（lsh-lsl）]+Osl

其中：Ov：換算結(jié)果

Iv：換算對象

Osh：換算結(jié)果的高限

Osl：換算結(jié)果的低限

Ish：換算對象的高限

Isl：換算對象的低限

模擬量輸入輸出之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 輸入輸出之間的關(guān)系

將這種關(guān)系做成一個庫指令，可以直接方便地調(diào)用。如圖3所示，圈出部分即為本文所介紹的模擬量量程轉(zhuǎn)化庫指令。

3 實際操作簡介及示例程序

結(jié)合本文所介紹配置，實際使用時，選擇模擬量模塊可輕松選擇輸入輸出類型以及范圍，其余一般默認即可。如圖4所示。

圖3 模擬量量程轉(zhuǎn)化庫

圖4 模擬量模塊設(shè)置

圖5 模擬量轉(zhuǎn)換程序示例

模擬量轉(zhuǎn)換程序如圖5所示（以變頻器頻率0～50Hz為例）。

從實際程序中，我們可以明顯看出SMART的庫指令極大的減少了設(shè)計工作者的勞動時間。設(shè)計員不需要去熟悉具體地址，因為模擬量模塊在配置時已經(jīng)指定了地址，更不需要去了解每個地址需要去賦什么值。我們只需要根據(jù)我們的實際需要，改變指令輸入端的比例關(guān)系即可。

4 結(jié)束語

在自動化快速發(fā)展的今天，工業(yè)4.0已經(jīng)勢在必行，廣大工控人都在積極的去追求和探索更方便、快捷以及更穩(wěn)定的控制方式，它帶給我們的不僅僅是個人工作上的前進的一小步，更是整個社會工控向前邁進的一大步。