模拟量这些知识你都了解吗?大神通过程序实例讲解,轻松带你玩转模拟量!

技成培训 2022-05-11 07:30
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好多人说模拟量好难懂,不知道怎么学习,今天小编就给大家讲解一下模拟量的一些知识吧。在工业生产控制过程中,特别是在连续型的生产过程中,经常会要求对一些物理量如温度、压力、流量等进行控制。这些物理量它们都是随时间而连续变化的。在控制领域把这些随时间连续变化的物理量叫模拟量。



我们在使用模拟量的时候,首先要了解几个概念,传感器、变送器、执行器还有AD转换器、DA转换器等。


那么这里所说的传感器,我们常用的传感器有哪些呢?常用的有温度传感器,又包括了热电阻和热电偶这两种类型,还有压力传感器、湿度传感器等等。传感器是用于模拟量输入的,用于采集外部的温度、湿度、压力等信号。


温度探头一般不可以直接接入常用模拟量模块,需要接入专用温度模块,或者加变送器。一般压力传感器也不能直接接入模拟量模块,一般是购买自带变送器,或者使用压力变送器。


那么当传感器和变送器结合使用的时候可以将非电物理量转换成统一的标准电量。这就是传感器和变送器的一个作用。


传感器和变送器转换出来的是一个标准电量,是电信号,我们的PLC是不能直接接收电信号的,那么就需要一个转换,也就是AD转换,将模拟量转换成数字量。在我们PLC这边,AD转换器其实就是一个模拟量的输入模块,而DA转换器就是模拟量的输出模块。


而对于模拟量输出,我们是做模拟量控制变频器速度,从而控制电机速度;或者是模拟量控制伺服力矩和速度控制;又或者是模拟量控制比例阀的开度控制等。


接着再说一下常用的模拟量信号,也就是电压、电流。常用的电压范围:0~10V,-10~+10V,0~5V,-5V~+5V,其中最常用的是0~10V的电压信号。常用的电流范围:0~20mA,4~20mA,-20mA~+20mA,其中最常用的是4~20mA的电流信号。


我们在做模拟量控制的时候,模拟量的转换是很重要的。比如说0~10V的电压信号,从实际量程转换成模拟量,然后模拟量转换成数字量,最后是数字量转换成量程进行输出,不管这样的过程其实是可以进行简化的。



简化之后,是如下图的对应关系:


我们可以得出这样一个公式:

(数字量上限-数字量下限)/(量程上限-量程下限)=(数字量值-数字量下限)/(量程值-量程下限)

如下图所示,有了这样的公式,我们进行模拟量换算的时候就非常方便啦~



接着我们来了解一下模拟量使用场合包括哪些呢?这个分为模拟量输入和模拟量输出,模拟量输入可用于温度、压力、流量等,而模拟量输出可以用于控制阀门的开度,用于控制变频器的频率等等。


在数据采集系统中,传感器的输出大部分为模拟信号(电压、电流),而计算机只能接收数字量。为此,需要在传感器与PLC之间进行模/数转换,以便将模拟电压信号转换成PLC能识别的二进制数字信号。因此A/D转换器是数据采集系统的重要环节,它直接关系到测量的准确度、分辨率和转换速度。



什么是准确度?


准确度是指测量结果与被测量真实值之间一致的程度。测量仪器的准确度是指测量仪器给出接近于真实值的相应的能力。准确度是一个定性概念,而无定量表达,测量误差绝对值大,准确度越低,但是准确度不等于误差。



什么是分辨率?


分辨率是指单位数字量变化引起模拟量输出变化值,通常定义为满量程电压与最小输出电源分类值之比。分辨率显然与数字量的二进制位数有关,一般分辨率用下面表达式来表示:分别率=1/(2X次方-1)



什么是转换速度?


完成一次A/D转换的时间,称为转换速度。不同的模块它的转换速度不一样。
FX2N-2AD:转换时间为2.5ms/通道

FX2N-4AD:普通模式:15ms/通道。高速模式:6ms/通道

FX2N-4AD-PT:4通道15ms


在三菱PLC的特殊模块中,设置了专门用于PLC与模块进行信息交换的缓冲器,称为BFM缓冲区,BFM缓冲有用于读的缓冲器,有用于专门写的缓冲器。PLC需要对模块缓冲区的数据进行读写,需要使用到“FROM”和“TO”这两个指令。


M1:表示模块所在位置

M2:模块里面的BFM缓冲器编号

D.:存储数据存储地址

n :传送点数  


以上为模拟量的一些基础知识,要编写模拟量程序得了解这些知识才能更好的进行程序编写。了解之后,那么下面以一个例子为例,来看看模拟量程序的编写。




【例】现有一水塔,当水位高于4米的时候,水泵停止抽水,当水位低于1米的时候,水泵开始启动进行抽水。


以上例子中使用的是FX2N-4AD模块,程序中对BFM对应内容不清楚的,可以查看一下FX2N-4AD模块BFM缓冲器分配,如下图。

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