PLC模拟量的精确度和对应数值有关系吗?

R_Sammi


这个问题,应该说是PLC模拟量模块的A/D转换精度和读到的数值有关系么?这样表述会更确切一点。

先说答案,答案是有关系,但是在普通的应用中影响不大,或者说在很多的应用中都可以不用关心这个精度问题!

先确定一个说明问题的方法:

想了一下,这个问题还不是很好说明,所以先统一一下思路,通过具体的例子来解释比较好!

比如用西门子300AI 8*12bit的模拟量模块来采集0-100度之间变化的温度,这里的12bit就是说的模块的精度,且模块的精度是硬件电子电路在设计好之后就确定了的,这里我先来分析一下这个12bit的模块,能读取到的最小温度变化值是多少?然后再看看13bit的,15bit的分别是多少?就可以知道精度和数值的关系了,也就到达解释题目的目的!

有必要看一下西门子AI模块精度的数据格式规定:

西门子300PLC的AI模块模/数转换后的的数值是16位的整形数值,且对应精度来说是高位对齐,低位补0的的形式,如下图:

这个表格上的x号表示无论何时x号的位置都只能是0,也就是说这几位的硬件精度不够,这几位不能够感知到外部信号的变化,总是为0了!

另外西门子300PLC中规定单极性信号合理范围内的数值范围是0-27648,即0-100度温度读取后的数值是十进制的0-27648,这样通过上边的这个表格,可以得到如下的计算:

15bit精度,最小读数是1,那么1/27648再乘以100,结果是约等于0.003617°C。

13bit精度,最小读数就是4,即4/24648*100=0.014468°C。

12bit精度,最小读数就是8,即8/27648*100=0.028935°C。

我解释一下为何12bit精度的最下读数是8,上边我说西门子规定高位对齐,精度的说法是从最坐标的第14位开始,因为最高位第15位是符号位,从14位开始向右数12位,即到第3位,0,1,2位都只能是0,所以第3位就是12bit精度的最小位!也就是2#0 0 0 0 _0 0 0 0 _0 0 0 0 _1 0 0 0 , 因此该位为1,转换为十进制就8。

到这里也就得出结论了:

也就是说12bit精度是模拟量输入模块,能表示的最小温度值就是0.028935°,如果想想表示0.014468°或者0.003617°,12bit的模块是不能实现的,因为其精度不够!

还需要说明的是不管是12bit还是13bit,还是15bit,100°温度信号接进来的时候,PLC中的数值都是27648,0度的信号接进来的时候数值都是0。 精度就和温度计的最小刻度值一样,它就只决定最小的能读取到的数值!

还说一点因为即使12bit的温度,也能表达出0.028度的温度变化,这样就满足了很多的应用场合,因此开始我说在普通应用中不用太关系这个点!


就说这么多了,希望对提问者有帮助,感谢阅读!


控制研究控


PLC模拟量的精确度和对应数值有关系吗

模拟量分为AD模块(模拟转数字信号)和DA模块(数字号转模拟信号),它们的精准度主要与分辨率与外部环境,那分辨率主要值的是模块数字量与模拟量的比值也就是模块的输入特性曲线如下图所示的一款AD模块,这个模块有好几种模式下面是两种模式的对比,

模式1数字量的范围是-32000~+32000,模式2数字量的范围是-4000~+4000,对应的模拟量范围都是-10v~+10v的电压信号,它的分辨率就是0.32mv和2.5mv一个数字量,分辨率越小说明模块能检测的实际数值的精度越高,比如现在我们用AD模块对变频器的频率进行检测,那模式1一个数字量就是(0.0015Hz),模式2就是(0.012Hz)。


精度只能说明准确度的一方面,除了它还与外部环境比如温度、外部干扰条件有关系的如下表中的环境温度、转换时间、绝缘方式等。模拟量无论是输出控制还是输入采样精准度一个重要的条件就是电磁干扰特别是有大功率变频器等整流装置时,因此需要做好信号隔离、电缆屏蔽接地等措施。

以上就是PLC模拟量的精确度和对应数值之间的关系以及相关说明,希望能帮到你!


工控人


我想对于plc的模拟量,更准确的说法应该是精准度,而不是只有精确度。

准确度是指测量的平均值与真实值之间的偏差,而精确度是指每次测量值与多次测量的平均值之间的偏差。

精准度包括准确度和精确度两个方面。在物理上,通常以相对误差表示。



以温度为例,比如真实温度为20.0℃,测量了5次,分别为21.0℃、20.3℃、21.5℃、20.8℃、19.8℃,则:

测量平均值为:(21.0+20.3+21.5+20.8+19.8)/5=20.68。

准确度为: (|21.0-20.0|+|20.3-20.0|+|21.5-20.0|+|20.8-20.0|+|19.8-20.0|)/5/20.0=3.8%

精确度为: (|21.0-20.68|+|20.3-20.68|+|21.5-20.68|+|20.8-20.68|+|19.8-20.68|)/5/20.68=2.4%。我们通常说的传感器或者仪表的精度是指满量程的情况下的准确度。

比如满量程为1MPa,1%精度的压力传感器,在压力值为1MPa时,测量值可能在

1MPa×(1-1%)至1MPa×(1+1%),即0.99MPa和1.01MPa之间。

之所有把准确度和精确度分开考虑,是因为准确度可以通过纯软件的标定修正。

对于精度要求高的测量,需要每一个设备都进行标定,不能在整个量程范围内只用一组线性系数进行标定,而应该把整个标定分为若干段,通过分段线性化的方法进行标定。

而精确度一般是跟整个测量的一致性有关,包括器件的一致性,软件计算的一致性。

对于输入PLC的模拟量,由PLC进行调整以及A/D转换成数值的过程中,其精确度主要受以下的影响:

1. 调理电路的器件一致性

如果是4-20mA的模拟量输入,考虑采样电阻的一致性,需要选择1%精度的采样电阻

如果是电压输入,如果在PLC内部有进行分压,则需要考虑分压电阻的一致性,同样需要选择1%精度的分压电阻,

如果是类似热电偶的微弱信号,在PLC内部需在对信号进行放大处理,则需要考虑放大电路的精度,需要根据精度要求选择合适精度的运算放大器。

2. 模拟量输入的信号干扰

应该在靠近A/D输入口的位置增加一个R/C电路,以滤除干扰信号。对于温度、水位、压力、直流电流、电流等常见的特理量,可以选择5.1kΩ的电阻以及0.1uF的电容。



3. A/D转换的精度

包括A/D转换的舍入误差以及A/D转换的参考电源的精度。

舍入误差取决于A/D转换的位数,比如10位的A/D,舍入误差为1/1024,8位的A/D舍入误差为1/256,需要根据精度要求选择合适的A/D转换的位数。PLC应该有A/D转换位数的说明。

A/D转换的数值是通过与参考的基准电压进行比较得到的,对于高精度需要的测量,需要用TL431等高精度稳压电源作为A/D转换的参考电源。

至于题主提到的PLC模拟量的精确度和对应数值的关系,我想对于PLC测量提到的数值 ,其精确度取决于模拟量输入的精确度、PLC信号调整电路的精确度和A/D转换的精确度。

所以在用PLC实现测量功能时,不能只关注模拟量输入的精确度,还应该关注PLC的信号调整电路的精确度以及PLC的A/D转换的精确度,需要从PLC的规格书中查找相关的指标,判断是否满足精度要求。

对测量得到的数值,需要在PLC的编写标定的程序,把测量值标定为真实的物理量。

标定程序需要采用分段线性化的方法,以保证准确度。


IT自动化交流


PLC模拟量在外部使用环境一样的情况下,

精确度和硬件设计时,模拟量分辨率与精度有关系。

这是硬件的性能规格。

一般我们做项目时都会查阅厂家的硬件手册。

比如我们在使用三菱的模拟量输出模块FX3U-4AD。

查阅手册得知,模拟量模块电压信号输入时,

只能识别0.32mV或2.5mV以上的电压信号,再低就无法识别。

第二个就是测量误差。任何硬件在生产设计时精度都会存在误差。

如FX3U-4AD,在不同温度时,误差的波动范围会不同,

如果范围在自己项目允许的范围内,就可以选择使用。


工控编程


PLC模拟的精确度和对应数值有关系关系吗?

精确度和对应数值就没有关系。例如S7-300PLC对应数值0~27648,s7-200PLC对应数值0~32000。

其精确度与整个测量的一致性相关,如器件一致性、软件计算一致性。但其准确度也会受到影响。

调理电路器件一致性、模拟量输入信号干扰、A/D转换器精度。

对于PLC的准确度来说,现场用的传感器本身精度不高,PLC准确度再高也是无用。再加上其它因素的介入,PLC的准确度就变得越差。犹如做道数学题目,解答时计算过程出错,结果就会跟着错。

无论PLC精确度如何,例如S7-300PLC的对应数值都是0-27648。因此,它们之间没有必然的关系。

这个对应数值是干什么的?

PLC是一台特殊的计算机,它只认识数字量信号。现场过来的模拟量信号是识别不了,因此在其模拟量输入模块中的AD转换器就负责将送来的模拟量信号变数字量。这个对应数值就是模拟量转数字量得一个固定范围。

其实从现场的物理量信号到PLC要经过两次转换。PLC不能识别模拟量,这里要经过一次转换。然后是模拟量输入模块不能直接识别物理量,这里也要经过转换。因此,现场的转换由传感器实现,PLC的转换由模拟量输入模块中的AD转换器实现。

有时注意看的s7-300PLC模拟量输入模块,它上面会写着多少多少bit。例如8bit、12bit、16bit。这个就是其分辨率,最低能识别的信号是多少。模块上标有的位越高,说明其分辨率越高。从这个角度看,也说明了控制精度的高低。


分享到:


相關文章: