PLC模擬量的精確度和對應數值有關係嗎?

R_Sammi


PLC模擬量的精確度和對應數值有關係嗎

模擬量分為AD模塊(模擬轉數字信號)和DA模塊(數字號轉模擬信號),它們的精準度主要與分辨率與外部環境,那分辨率主要值的是模塊數字量與模擬量的比值也就是模塊的輸入特性曲線如下圖所示的一款AD模塊,這個模塊有好幾種模式下面是兩種模式的對比,

模式1數字量的範圍是-32000~+32000,模式2數字量的範圍是-4000~+4000,對應的模擬量範圍都是-10v~+10v的電壓信號,它的分辨率就是0.32mv和2.5mv一個數字量,分辨率越小說明模塊能檢測的實際數值的精度越高,比如現在我們用AD模塊對變頻器的頻率進行檢測,那模式1一個數字量就是(0.0015Hz),模式2就是(0.012Hz)。

精度只能說明準確度的一方面,除了它還與外部環境比如溫度、外部干擾條件有關係的如下表中的環境溫度、轉換時間、絕緣方式等。模擬量無論是輸出控制還是輸入採樣精準度一個重要的條件就是電磁干擾特別是有大功率變頻器等整流裝置時,因此需要做好信號隔離、電纜屏蔽接地等措施。

以上就是PLC模擬量的精確度和對應數值之間的關係以及相關說明,希望能幫到你!


工控人


這個問題,應該說是PLC模擬量模塊的A/D轉換精度和讀到的數值有關係麼?這樣表述會更確切一點。

先說答案,答案是有關係,但是在普通的應用中影響不大,或者說在很多的應用中都可以不用關心這個精度問題!

先確定一個說明問題的方法:

想了一下,這個問題還不是很好說明,所以先統一一下思路,通過具體的例子來解釋比較好!

比如用西門子300AI 8*12bit的模擬量模塊來採集0-100度之間變化的溫度,這裡的12bit就是說的模塊的精度,且模塊的精度是硬件電子電路在設計好之後就確定了的,這裡我先來分析一下這個12bit的模塊,能讀取到的最小溫度變化值是多少?然後再看看13bit的,15bit的分別是多少?就可以知道精度和數值的關係了,也就到達解釋題目的目的!

有必要看一下西門子AI模塊精度的數據格式規定:

西門子300PLC的AI模塊模/數轉換後的的數值是16位的整形數值,且對應精度來說是高位對齊,低位補0的的形式,如下圖:

這個表格上的x號表示無論何時x號的位置都只能是0,也就是說這幾位的硬件精度不夠,這幾位不能夠感知到外部信號的變化,總是為0了!

另外西門子300PLC中規定單極性信號合理範圍內的數值範圍是0-27648,即0-100度溫度讀取後的數值是十進制的0-27648,這樣通過上邊的這個表格,可以得到如下的計算:

15bit精度,最小讀數是1,那麼1/27648再乘以100,結果是約等於0.003617°C。

13bit精度,最小讀數就是4,即4/24648*100=0.014468°C。

12bit精度,最小讀數就是8,即8/27648*100=0.028935°C。

我解釋一下為何12bit精度的最下讀數是8,上邊我說西門子規定高位對齊,精度的說法是從最座標的第14位開始,因為最高位第15位是符號位,從14位開始向右數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 , 因此該位為1,轉換為十進制就8。

到這裡也就得出結論了:

也就是說12bit精度是模擬量輸入模塊,能表示的最小溫度值就是0.028935°,如果想想表示0.014468°或者0.003617°,12bit的模塊是不能實現的,因為其精度不夠!

還需要說明的是不管是12bit還是13bit,還是15bit,100°溫度信號接進來的時候,PLC中的數值都是27648,0度的信號接進來的時候數值都是0。 精度就和溫度計的最小刻度值一樣,它就只決定最小的能讀取到的數值!

還說一點因為即使12bit的溫度,也能表達出0.028度的溫度變化,這樣就滿足了很多的應用場合,因此開始我說在普通應用中不用太關係這個點!


就說這麼多了,希望對提問者有幫助,感謝閱讀!


控制研究控


PLC模擬的精確度和對應數值有關係關係嗎?

精確度和對應數值就沒有關係。例如S7-300PLC對應數值0~27648,s7-200PLC對應數值0~32000。

其精確度與整個測量的一致性相關,如器件一致性、軟件計算一致性。但其準確度也會受到影響。

調理電路器件一致性、模擬量輸入信號干擾、A/D轉換器精度。

對於PLC的準確度來說,現場用的傳感器本身精度不高,PLC準確度再高也是無用。再加上其它因素的介入,PLC的準確度就變得越差。猶如做道數學題目,解答時計算過程出錯,結果就會跟著錯。

無論PLC精確度如何,例如S7-300PLC的對應數值都是0-27648。因此,它們之間沒有必然的關係。

這個對應數值是幹什麼的?

PLC是一臺特殊的計算機,它只認識數字量信號。現場過來的模擬量信號是識別不了,因此在其模擬量輸入模塊中的AD轉換器就負責將送來的模擬量信號變數字量。這個對應數值就是模擬量轉數字量得一個固定範圍。

其實從現場的物理量信號到PLC要經過兩次轉換。PLC不能識別模擬量,這裡要經過一次轉換。然後是模擬量輸入模塊不能直接識別物理量,這裡也要經過轉換。因此,現場的轉換由傳感器實現,PLC的轉換由模擬量輸入模塊中的AD轉換器實現。

有時注意看的s7-300PLC模擬量輸入模塊,它上面會寫著多少多少bit。例如8bit、12bit、16bit。這個就是其分辨率,最低能識別的信號是多少。模塊上標有的位越高,說明其分辨率越高。從這個角度看,也說明了控制精度的高低。


Talk工控小白


我想對於plc的模擬量,更準確的說法應該是精準度,而不是隻有精確度。

準確度是指測量的平均值與真實值之間的偏差,而精確度是指每次測量值與多次測量的平均值之間的偏差。

精準度包括準確度和精確度兩個方面。在物理上,通常以相對誤差表示。



以溫度為例,比如真實溫度為20.0℃,測量了5次,分別為21.0℃、20.3℃、21.5℃、20.8℃、19.8℃,則:

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

準確度為: (|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%

精確度為: (|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%。我們通常說的傳感器或者儀表的精度是指滿量程的情況下的準確度。

比如滿量程為1MPa,1%精度的壓力傳感器,在壓力值為1MPa時,測量值可能在

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

之所有把準確度和精確度分開考慮,是因為準確度可以通過純軟件的標定修正。

對於精度要求高的測量,需要每一個設備都進行標定,不能在整個量程範圍內只用一組線性係數進行標定,而應該把整個標定分為若干段,通過分段線性化的方法進行標定。

而精確度一般是跟整個測量的一致性有關,包括器件的一致性,軟件計算的一致性。

對於輸入PLC的模擬量,由PLC進行調整以及A/D轉換成數值的過程中,其精確度主要受以下的影響:

1. 調理電路的器件一致性

如果是4-20mA的模擬量輸入,考慮採樣電阻的一致性,需要選擇1%精度的採樣電阻

如果是電壓輸入,如果在PLC內部有進行分壓,則需要考慮分壓電阻的一致性,同樣需要選擇1%精度的分壓電阻,

如果是類似熱電偶的微弱信號,在PLC內部需在對信號進行放大處理,則需要考慮放大電路的精度,需要根據精度要求選擇合適精度的運算放大器。

2. 模擬量輸入的信號干擾

應該在靠近A/D輸入口的位置增加一個R/C電路,以濾除干擾信號。對於溫度、水位、壓力、直流電流、電流等常見的特理量,可以選擇5.1kΩ的電阻以及0.1uF的電容。



3. A/D轉換的精度

包括A/D轉換的舍入誤差以及A/D轉換的參考電源的精度。

舍入誤差取決於A/D轉換的位數,比如10位的A/D,舍入誤差為1/1024,8位的A/D舍入誤差為1/256,需要根據精度要求選擇合適的A/D轉換的位數。PLC應該有A/D轉換位數的說明。

A/D轉換的數值是通過與參考的基準電壓進行比較得到的,對於高精度需要的測量,需要用TL431等高精度穩壓電源作為A/D轉換的參考電源。

至於題主提到的PLC模擬量的精確度和對應數值的關係,我想對於PLC測量提到的數值 ,其精確度取決於模擬量輸入的精確度、PLC信號調整電路的精確度和A/D轉換的精確度。

所以在用PLC實現測量功能時,不能只關注模擬量輸入的精確度,還應該關注PLC的信號調整電路的精確度以及PLC的A/D轉換的精確度,需要從PLC的規格書中查找相關的指標,判斷是否滿足精度要求。

對測量得到的數值,需要在PLC的編寫標定的程序,把測量值標定為真實的物理量。

標定程序需要採用分段線性化的方法,以保證準確度。


IT自動化交流


PLC模擬量在外部使用環境一樣的情況下,

精確度和硬件設計時,模擬量分辨率與精度有關係。

這是硬件的性能規格。

一般我們做項目時都會查閱廠家的硬件手冊。

比如我們在使用三菱的模擬量輸出模塊FX3U-4AD。

查閱手冊得知,模擬量模塊電壓信號輸入時,

只能識別0.32mV或2.5mV以上的電壓信號,再低就無法識別。

第二個就是測量誤差。任何硬件在生產設計時精度都會存在誤差。

如FX3U-4AD,在不同溫度時,誤差的波動範圍會不同,

如果範圍在自己項目允許的範圍內,就可以選擇使用。


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