TIA博途模拟量测量与工程量转换（标准化逆标准化）

TIA博途模拟量测量与工程量转换（标准化逆标准化）模拟量输入模块提供了一个数值用于标准化模拟量信号（电流、电压、电阻或温度）。这个数值代表被测量的参数（例如：以公升计量料位）。这个过程被称作标准化或缩放模拟量值。图. 01 是标准化的例子。图. 01相反，使用用户程序计算过程值。这个过程值被转换成数字信号，模拟量输出模块再将其转换成模拟量信号用来驱动模拟执行器。此转换过程被称作逆标准化。图. 02 是逆标准化的例子。图. 02因此，Y 数值总是转换结果。X 数值在不同情况下都是已知参数。有以下几种方式进行标准化：一、FC165和FC166通过输入 yMIN和 yMAX ，能限制计算值y （计算出的y值）到低限和高限之间的一个特定值。这限制了模拟量输入和输出量程卡的上限和下限范围（这限制了模拟量输入和输出卡件的上溢和下溢）。y值根据一般线性方程计算：y = a x + b。由此引出以下关系：y = (y1-y0) / (x1-x0) * (x-x0) + y0 。以下是用功能块 SKAL_LINEAR+LIM_INT_REAL FC165 (INTEGER REAL)实现线性缩放的例子 。图. 03例子：模拟量输入模块用来测量一个4mA 至 20mA 的电流信号。此信号在 CPU 内部被转换为 0 至27648。液位用此计算值来测量。由此可知 4mA 对应 0.0m 液位，而 20mA 对应 1.7m 液位。输出如下参数：P0(x0=0; y0=0.0)P1(x1=+27648; y1=+1.7)按照如下方式调用 FC165 功能块：图. 04注：该函数没有加密，不受TIA Portal版本限制。二、FC105和FC106程序库例程FC105，FC106，用户可以使用它们将模拟量输入/输出的整数数值与工程量单位之间进行转换。用户需要将此例程安装到程序库中。步骤1：解压缩“analog_convert.rar”文件到一个文件夹。步骤2：打开STEP7 Basic中的“Libraries Tab”, 点击“Open global library”图标。图. 01步骤3：选择“analog_convert”库所解压的文件夹。图. 02步骤4：在添加程序库后，FC105（SCALE），FC106（UNSCALE）即可以被添加到用户程序中。图. 03参数转化关系：OUT = (FLOAT (IN) K1)/ (K2K1) * (HI_LIMLO_LIM) + LO_LIM注意：如果用户使用的输入/输出类型为双极性（如10V，5V等），BIPOLAR参数应当给定为TRUE，此时K1=-27648，K2=27648，否则K1=0，K2=27648。例如：假设模拟量模块所接传感器为0-20mA 类型，其测量对象为温度，当温度为0时电流为0 mA，当温度为100时电流为20 mA。此时模拟量输入模块得到的对应数值0 mA对应为0，20 mA对应为27648。如果当前电流值为10 mA，则模拟量模块得到的输入值为13824，如果用户希望在CPU中得到一个最终的实际温度值，则可以调用FC105，将模拟量输入模块的数值赋给参数IN，工程量上限值给定为100.0，下限值给定为0.0，即可在输出参数OUT得到实际温度值50。图. 04：FC105 使用例子2. 用户可以使用本例子所提供的FC106将工程量值转换为模拟量输出模板所需要的数值。参数转化关系：OUT = (INLO_LIM)/(HI_LIMLO_LIM) * (K2K1) + K1注意：如果用户使用的输入/输出类型为双极性（如10V等），BIPOLAR参数应当给定为TRUE，此时K1=-27648，K2=27648，否则K1=0，K2=27648。例如：假设模拟量输出模块输出设置为0-20mA 类型，其所连接的执行器为调节阀。当电流为0 mA时阀门开度为0%，当电流为20 mA时阀门开度为100%。如果用户希望阀门开度为50%，则可以调用FC106，将开度给定值赋给参数IN，工程量上限值给定为100.0，下限值给定为0.0，将模拟量输出模块的地址赋给参数OUT，此时OUT数值为13824，即可使模拟量输出模块输出电流值为10 mA，即阀门开度为50%。图. 05：FC106 使用例子注：该函数有加密，高版本TIA Portal不能使用。三、NORM_X和SCALE_X可以使用 SCALE_ X “缩放”和 NORM_X “标准化”来转化模拟量值。这些功能块位于 TIA Portal基本指令的“转换操作”中。功能与参数的详细说明参考 TIA Portal在线帮助。若要取得某个功能块的在线帮助，需选中该块 ( 如 SCALE_X )然后按下“F1” 键。下面的例子中假设测量范围是单极性的。整数值介于 0到 27648 之间。例子 1：整数27648对应于 20 mA 电流，整数 0对应于 0 mA 电流。上下限分别为 MAX=27648和 MIN=0 ，量程转化后对应于 MAX=20和 Min=0 。输入值为整数数据类型，量程转化后输出值为实数数据类型，功能块 NORM_X可将整数转化为实数。图. 01图. 01 中连接的两个功能块运算后，功能块 NORM_X的输入值和功能块 SCALE_X 的输出值之间有如下的定义：NORM_X_VALUE - NORM_X_MINSCALE_X_OUT - SCALE_X_MIN-=-NORM_X_MAX - NORM_X_MINSCALE_X_MAX - SCALE_X_MIN如果功能块 NORM_X 的输入值“VALUE”为 10500，上下限值如图. 01 所示，那么功能块 SCALE_X输出值“OUT” 有如下的数值：10500 - 0SCALE_X_OUT - 0-=-27648 - 020 - 0SCALE_X_OUT = 7.5955 (表示 7.5955 mA)例子 2 - 电流测量：模拟量值 4 - 20 mA将显示为整数值。因为输入的实数值转化为输出的整数值，功