【西门子自动化课程】 (23).doc

西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 1 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 全集成自动化全集成自动化 T I A 解决方案培训教材 第二部分第二章第二部分第二章 模拟量处理模拟量处理 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 2 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 这个手册由西门子自动化与驱动集团教育合作部 automation and drive technology Siemens A D Cooperates with Education 以培训为目的编写 西门子对其内容不做任何形 式的保证 手册的传播或者复制 包括其内容的使用与发表仅作为公共教育及职业培训之用 其他情况需要西门子自动化与驱动集团教育合作部的书面许可 Knust 先生 E Mail michael knust hvr siemens de 违者必究 西门子保留所有权力 包括翻译 以及 专利权 实用新型或外观设计专有权 感谢 Michael Dziallas Engineering 公司 职业学校的教师们 和其他有关朋友为本手册的 编写做出的贡献 目录 目录 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 3 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 1 前言 4 2 模拟信号 6 3 STEP 7 中的数据类型 8 4 数学运算 10 4 1固定小数点数的计算 INT 和 DINT 10 4 2浮点数运算 REAL 11 4 3数据格式转换操作 12 5 输入 输出模拟量 13 5 1 输入和规格化模拟量 14 5 2 规格化和输出模拟量 14 下列符号代表的含义 下列符号代表的含义 信息信息 程序程序 示例示例 注意注意 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 4 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 1 前言 第二章第二部分介绍的是STEP 7程序的附加功能 学习目标 学习目标 这一章 读者将学习模拟量怎样在SIMATIC S7中输入 处理和输出 模拟信号 STEP 7中的数据类型 数学运算 STEP 7中的数据类型转化 输入和规格化模拟量 规格化和输出模拟量 基本条件 基本条件 基本基本 STEP 7 编程编程 2 3 天第一部分 STEP 7 编程晋级编程晋级 2 3 天第二部分 工业总线系统工业总线系统 2 3 天第四部分 序列编程序列编程 2 3 天第三部分 过程可视化过程可视化 2 3 天第六部分 SIMATIC S7 IT 通讯通讯 1 2 天第五部分 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 5 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 为了这部分内容的顺利进行 我们希望读者具备以下的基础知识 Windows 95 98 2000 ME NET的基本操作知识 用STEP 7对PLC编程的基本知识 例如学习了第一部分第三章 需要的硬件和软件 需要的硬件和软件 1PC Windows 95 98 2000 ME NET 的操作系统 以及 最小 133MHz 64MB 的 RAM 65MB 的空余磁盘空间 最佳 500MHz 128MB 的 RAM 65MB 的空余磁盘空间 2STEP 7 5 x 软件 3一个 PC 用 MPI 接口 4一个装有 CPU 315 2DP 的 PLC SIMATIC S7 300 组态举例 电源 PS 307 2A CPU CPU 315 2DP 数字式输入 DI 16x DC 24V 数字式输出 DO 16x DC 24V 0 5A 1 PC 2 STEP 7 4 S7 300 3 PC Adapter 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 6 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 2 模拟信号 模拟信号与数字信号不同 数字信号只接受两种信号 电压达到 24 伏 和 电压 未达到 0 伏 而模拟信号能在某一范围内划分出你想得到的很多电压 一个典型 的例子是作为模拟信号传送器的电压计 通过调节电阻旋钮的位置可以达到从零开 始直到最大电压 下面是模拟量测量在控制系统技术中的例子 温度 50 150 C 流量 0 200l min 转速 500 1500 R min 等等 这些模拟量通过测量传感器都可以变成电信号 举例来说 500 1500R min 的转 速可以转换成 0 10V 的电压 当转速为 865R min 时 测量传感器输出的电压为 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 如果想用可编程序控制器 PLC 来实现相同的测量 电压 电流或电阻值必须首 先转换成数字信号 这称为模 数转换 A D 转换 这意味着上面例子中 3 65V 的电压可转化成相同含义的二进制数字信号 更多时候用二进制数字来表示数字信 号 如果只用 1 位 例如描述 0 10V 的电压范围 那么只能代表一个区域 如果 用 2 位来描述 0 5V 或 5 10V 的电压范围 那么可以划分成四个单独的区域 0 2 5 2 5 5 5 7 5 7 5 10V 通常模数转换在控制系统工程中占 8 或 11 位 8 位可以有 256 个单独区域 11 位可以有 2048 个单独区域 11 Bit 10V 2048 0 0048828 电电压压 差差异异 5mV 可可以以鉴鉴别别 0 2048 0A 0V 20mA 10V 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 7 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 3 STEP 7 中的数据类型 在SIMATIC S7提供了很多种不同格式的数据类型 下表列出了基本数据类型 类型和描述类型和描述 所占所占 位数位数 格式选项格式选项 范围及数值表示法 最低值及最高范围及数值表示法 最低值及最高 值 值 示例示例 BOOL 位 1布尔文本TRUE FALSETRUE BYTE 字节 8十六进制数B 16 0 to B 16 FFB 16 10 WORD 字 16二进制数2 0 to 2 1111 1111 1111 11112 0001 0000 0000 0000 十六进制数W 16 0 to W 16 FFFFW 16 1000 BCDC 0 to C 999C 998 无符号的十进制 数 B 0 0 to B 255 255 B 10 20 DWORD 双 字 32二进制数2 0 to 2 1111 1111 1111 1111 1111 1 111 1111 1111 2 1000 0001 0001 1000 1011 1011 0111 1111 十六进制数DW 16 0000 0000 to DW 16 FFFF FFFF DW 16 00A2 1234 无符号的十进制 数 B 0 0 0 0 to B 255 255 255 255 B 1 14 100 120 INT 整数 16有符号的十进制 数 32768 to 327671 DINT 整 数 32位 32有符号的十进制 数 L 2147483648 to L 2147483647L 1 REAL 浮点 数 32IEEE 浮点数 上限 3 402823e 38 下限 1 175495e 38 1 234567e 13 S5TIME SIMATIC时 间 16S7时间 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时间 32IEC时间 每步 1ms 带符号整 数 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 时间 32时间每步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 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 8 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 注意 注意 在模拟量处理中 INT 和 REAL 的数据格式扮演了很重要的角色 因为输入 的模拟量在 INT 格式中以实数的形式存在 由于 INT 格式会造成舍入误差 在更精确的数据处理中 只能使用 REAL 格式 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 9 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 4 数学运算 4 1固定小数点数的计算 固定小数点数的计算 INT 和和 DINT 使用固定小数点数 加 减 乘 除等整数的数学操作成为可行 然而 由于不考 虑小数点后面的数 会造成舍入误差 操作操作所占位数所占位数功能功能 I16将累加器 1 低字中的内容与累加器 2 低字中的内容相加 结果 保存到累加器 1 低字中 I16将累加器2低字中的内容减去累加器1低字中的内容 结果保存 到累加器1中 I16 将累加器2低字中的内容乘以累加器1低字中的内容 结果保存 到累加器1中 I16 将累加器 2 低字中的内容除以累加器 1 低字中的内容 商保存 到累加器 1 低字中 余数保存到累加器 1 的高字中 D32将累加器1中的内容与累加器2中的内容相加 结果保存到累加 器1中 D32 将累加器2中的内容减去累加器1中的内容 结果保存到累加器1 中 D32 将累加器2中的内容乘以累加器1中的内容 结果保存到累加器1 中 D32 将累加器2中的内容除以累加器1中的内容 仅把商保存到累加 器1中 MOD32 将累加器2中的内容除以累加器1中的内容 仅把余数保存到累 加器1中 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 10 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 4 2浮点数运算 浮点数运算 REAL 使用浮点数可以完成很多的数学操作 小数点的正确位置在这里要尤其注意 OperationFunction R 将累加器 1 32 位标准 IEEE 浮点数 下同 和累加器 2 32 位标准 IEEE 浮点数 下同 中的内容相加 结果保存在累加器 1 中 R将累加器 2 中内容减去累加器 1 中的内容 结果保存在累加器 1 中 R将累加器 2 中内容乘以累加器 1 中的内容 结果保存在累加器 1 中 R 将累加器 2 中内容除以累加器 1 中的内容 结果保存在累加器 1 中 SQRT 对累加器 1 中的内容求平方根 结果保存在累加器 1 中 SQR 对累加器 1 中的内容求平方 结果保存在累加器 1 中 LN 对累加器 1 中的内容求自然对数 结果保存在累加器 1 中 EXP 对累加器 1 中的内容求指数 以 e 为底 结果保存在累加器 1 中 SIN 把累加器 1 中的内容作为以弧度表示的角度 求其正弦 结果保存在累 加器 1 中 COS 把累加器 1 中的内容作为以弧度表示的角度 求其余弦 结果保存在累 加器 1 中 TAN 把累加器 1 中的内容作为以弧度表示的角度 求其正切 结果保存在累 加器 1 中 ASIN 计算累加器 1 中内容的反正弦 结果保存在累加器 1 中 ACOS 计算累加器 1 中内容的反余弦 结果保存在累加器 1 中 ATAN计算累加器 1 中内容的反正切 结果保存在累加器 1 中 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 11 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 4 3数据格式转换操作数据格式转换操作 因为数字的格式不总是适合以后重要的操作 因此要对数字进行格式转换操作 Operation Function BTI BCD 转成整数 16 位 将累加器 1 低字中的二进制编码十进制数转换 成整数 16 位 BTDBCD 转成整数 32 位 将累加器 1 中的二进制编码十进制数转换成整 数 32 位 ITB 整数 16位 转成BCD 将累加器1低字中的整数 16位 转换成二进制 编码十进制数 ITD 整数 16位 转成双整数 32位 将累加器1低字中的整数 16位 转 换成双整数 32位 DTB双整数 32 位 转换成 BCD 将累加器 1 中的双整数 32 位 转换成二 进制编码十进制数 DTR 双整数 32位 转换成浮点数 32位 IEEE FP 将累加器1中的双整 数 32位 转换成浮点数 32位 IEEE FP RND 取整 将累加器 1 中的 32 位 IEEE 浮点数转换成 32 位整数 双整数 如果被转换数字的小数部分位于奇数和偶数之间 该指令选择偶数结果 RND 取整为较大的双整数 该指令将结果取整为大于或等于该浮点数的最小整 数 RND 取整为较小的双整数 该指令将结果取整为小于或等于该浮点数的最大整 数 TRUNC截尾取整 该指令取结果为被转换浮点数的整数部分 注意 注意 在模拟量处理的情况下 模拟量处于 INT 格式 由于 INT 格式的舍入误 差 应该将其转换成 REAL 格式 如果不能直接转换 就先用 ITD 指 令将其转换成 DINT 格式 然后 再用 DTD 指令转换成 REAL 格式 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 12 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 5 输入 输出模拟量 模拟量输入在PLC中作为一个字的信息 这个字的存取使用以下指令 LPIW x作为 模拟输入字的装入 T PQW x 作为 模拟输出字的传送 每一个模拟量 信道 都分配了一个外围的输入输出字 格式是整数的 INT 型 输入输出字的地址依赖于模块的初始地址 如果把模拟模块插在插槽4 那么它的 缺省初始地址为256 以后的模拟模块的初始地址按每个插槽16来增加 这个缺省 的初始地址可以在硬件配置表中逐条显示并核对 插槽6的第一路模拟输入的地址是PIW 288 第二路模拟输入的地址是PIW 290 第一路模拟输出的地址是PQW 288 等等 在 PLC 的进一步操作 数字化 中 模拟量转换与模拟输入输出相同 SM334 模 块带有 4 路模拟输入和 2 路模拟输出 当模拟信号从 0 到 10V 0 to 20mA 时 数 字量的范围如下 5 VNennbereich des Anwendungsbereich Analogeingangs 200 UGR 350 0 V 500 OGR 10 V 这些数字量需要经常通过 PLC 中的进一步处理来规格化 5 1 输入和规格化模拟量输入和规格化模拟量 0 13824 27648 模拟量的区域模拟量的区域 在在 PLC 中数字量的进一步操作中数字量的进一步操作 0A 0V 10mA 5V 20mA 10V 西门子自动化与驱动技术 教育合作项目 全集成自动化培训手册第 13 页 共 14 页第二部分第二章 最终修订 08 2004模拟量处理 如果一个模拟量已转化成了数字量 在PLC能处理它之前还必须经过规格化 同样 的 从外围设备来的模拟输出量也需要规格化 在 STEP 7 的程序中 规格化在数学操作中进行 所以数学操作应该尽可能的精确 将要规格化的值必须转化成 REAL 的数据类型 这样舍入误差的影响可以最小 练习练习 在下面的例子中 从 0 到 10V