模拟量的基本概念和模拟量库指令的简单使用

一、导读

（1）模拟量的概念

在实际的工业现场当中，常常需要对现场的一些温度或压力或控制比例阀的开度，而这种物理量是无法通过数字量能实时获取或控制的，因此在实际的工业生产过程中，尤其是在连续的生产中，经常会对一些物理量如压力、电压、电流、温度、流量等进行采集或控制；这些物理量都是随时间变化而变化的，在控制领域我们把这些随时间变化而发生连续变化的物理量称为模拟量。下图所示是数字量和模拟量的状态和时间的变化。

二、模拟量控制系统的结构

我们都知道PLC系统内部都是以2进制的格式进行存储或运算，而外围的压力、流量、位移等是无法直接被CPU所接收，因此在外围设备中都会通过传感器＋变送器转换成A/D模块所能接收的一种标准信号，在标准信号当中有分为单、双极性两种信号；标准信号通过A/D模块后转换成数字0-27648或-27648-- +27648，从而通过内部程序的处理进行换算，做相应的处理/控制。除此之外还能够通过D/A模块去控制现场的一些设备，比如模拟量控制比例阀、变频器等。如下图所示。

三、模拟量线性转换公式解读

因为A/D（模/数）、D/A（数/模）转换之间的对应关系，S7-200 SMART CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。

例如，使用一个0 - 20mA的模拟量信号输入，在S7-200 SMART CPU内部，0 - 20mA对应于数值范围0 - 27648；对于4 - 20mA的信号，对应的内部数值为5530 - 27648。

如果有两个传感器，量程都是0 - 16MPa，但是一个是0 - 20mA输出，另一个是4 - 20mA输出。它们在相同的压力下，变送的模拟量电流大小不同，在S7-200 SMART内部的数值表示也不同。显然两者之间存在比例换算关系。模拟量输出的情况也大致相同。

上面谈到的是0 - 20mA与4 - 20mA之间换算关系，但模拟量转换的目的显然不是在S7-200 SMART CPU中得到一个0 - 27648之类的数值；对于编程和操作人员来说，得到具体的物理量数值（如压力值、流量值），或者对应物理量占量程的百分比数值要更方便，这是换算的最终目标。具体换算方法可以参考以下说明：

模拟量的输入/输出都可以用下列的通用换算公式换算：

Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl

其中：

Ov:换算结果          Osh:换算结果的高限      Osl:换算结果的低限   

Iv:换算对象           Ish:换算对象的高限       Isl: 换算对象的低限

具体线性关系如下图所示：

量程转化指令库

为便于大家使用，在这里根据公式提供了量程转化库，扫描下方二维码获取该指令库添加到自己的Micro/WIN SMART编程软件中应用。

在这个指令库中，子程序S_ITR用来进行模拟量输入到S7-200 SMART 内部数据的转换；子程序S_RTI可用于内部数据到模拟量输出的转换。

编程举例：

四、结语

通过以上分享，相信大家已经掌握了模拟量的基本概念和模拟量库指令的简单使用。下面为大家分享关于模拟量基本知识作以下总结：

（1）S_ITR为模拟量输入库指令；S_RTI为模拟量输出库指令。

（2）自行根据模拟量线性公式编写指令库时，需要把不同数据类型的地址换算成统一的数据类型后才能参与运算。

（3）下载并添加至软件中的地址时，默认地址为：C:UsersPublicDocumentsSiemensSTEP 7-MicroWIN SMARTLib  不建议更改路径，否则会导致库文件打开失败。

（4）下载后的库文件格式为.smartlib格式；双击该库后并不能打开。

审核编辑：刘清