西门子授权代理商数字模块

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西门子PLC模拟量变送器和模拟量值的表示方法

生产过程中有大量连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制。有的是非电量(如温度、压力、流量、液位、物体的成分和频率等);有的是强电电量(如发电机和电动机组的电流、电压、有功功率和无功功率、功率因数等)。变送器用于将传感器提供的电量或非电量信号转换为标准的直流电流或直流电压信号，如直流0～10 V或直流4～20 mA信号。

西门子S7-300/400的CPU用16位二进制补码数来表示模拟量值。A/D转换的结果是按16位二进制补码形式存储，即占用1个字(两个字节)的长度。其中，高位(15位)为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。

模拟量模块的模拟值位数(即转换精度)可以设置为9～15位(与模块的型号有关，不包括符号位)，如果模拟量值的精度小于15位，则模拟量值左移，使其高位(符号位)在16位字的高位(15位)，模拟量值左移后未使用的低位则填入“0”，这种处理方法称为“左对齐”。设模拟量值的精度为12位，加上符号位，未使用的低位(0~2位)为0，相当于实际的模拟值被乘以8。

三种转换精度的数据存储格式见表1。S位为符号位，标有“×”的位被补为0。

表1 A/D转换结果存储格式示例

可编程序控制器诞生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，如日本、德国、法国等国家相继研制成各自的PLC。PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由初的一位机发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成了现代意义上的PLC。现在的PLC产品己使用了16位、32位做处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通讯技术使PLC的应用得到进一步发展。如今，可编程序控制器技术已比较成熟。

 　　目前，世界上有200多个厂家生产可编程序控制器产品，比较的厂家有德国的西门子，美国的Rockwell(AB)、通用(GE),日本的三菱、欧姆龙，法国的施耐德等。

   可编程序控制器总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、方向发展。具体表现在以下几个方面：

 　　(1)向小型化、化、低成本方向发展

 　　20世纪80年代初，小型PLC在价格上还小系统用的继电器控制装置。随着微电子技术的发展，新型器件大幅度的提高功能和降格，使PLC结构更为紧凑，功能不断增加，将原来大、中型PLC才有的功能移植到小型PLC上，如模拟量处理、数据通讯和复杂的功能指令等，但价格不断下降，真正成为继电器控制系统的替代产品。

 　　(2)向大容量，高速度方向发展

 　　大型PLC采用多微处理器系统，有的采用32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度提高，特别是增强了过程控制和数据处理的功能。另外，存储容量大大增加。

 　　(3)与计算机联系密切

 　　从功能上看，PLC不仅能完成逻辑运算，且计算机的复杂运算功能在PLC中也进一步得到利用，从结构上看，计算机的硬件和技术越来越多地应用到PLC；从语言上看，PLC己不再是单纯用梯形图语言，而且可用多种语言编程，如类似计算机汇编语言的语句表，甚至可直接由计算机语言编程；在通讯方面，PLC与计算机可直接相连并进行信息传递。

 　　(4)发展多样化

 　　可编程序控制器发展的多样化体现在3个方面：产品类型、编程语言和应用领域。

 　　(5)模块化

 　　PLC的扩展模块发展迅速。功能明确化、化的复杂功能由模块来完成。主机仅仅通过通讯设备向模块发布命令和测试状态，这使得PLC的系统功能进一步增强，控制系统设计进一步简化。

 　　(6)网络与通讯能力增强

 　　计算机与PLC之间以及各个PLC之间的联网和通讯的能力不断增强，使用工业网络可以有效地节省资源、降低成本、提高系统可靠性和灵活性，致使网络的应用有普遍化的趋势。

 　　(7)多样化与标准化

 　　生产PLC产品的各厂家都在大力度地开发自己的新产品，以求占据市场的更大份额。因此产品向多样化方向发展，出现了欧、美、日多种流派。与此同时，为了推动技术标准化的进程。一些国际性组织，如国际电工(IEC)不断为PLC的发展制定一些新的标准，如对各种类型的产品作一定的归纳或定义，或对PLC未来的发展制定一种方向或框架。

 　　(8)工业软件发展迅速

 　　与可编程序控制器硬件技术的发展相适应，工业软件的发展非常迅速，它使系统应用更加简单易行，大大方便了PLC系统的开发人员和操作使用人员。