1、西門子自動化與驅動技術教育合作項目 全集成自動化(T I A)解決方案培訓教材第二部分第二章模擬量處理這個手冊由西門子自動化與驅動集團教育合作部(automation and drive technology, Siemens A&D Cooperates with Education)以培訓為目的編寫。西門子對其內容不做任何形式的保證。手冊的傳播或者復制，包括其內容的使用與發表僅作為公共教育及職業培訓之用。其他情況需要西門子自動化與驅動集團教育合作部的書面許可（Knust先生，E-Mail:michael.knusthvr.siemens.de）。違者必究。西門子保留所有權力，包括翻

2、譯，以及專利權、實用新型或外觀設計專有權。感謝Michael Dziallas Engineering公司、職業學校的教師們，和其他有關朋友為本手冊的編寫做出的貢獻。目錄：1.前言42.模擬信號63.STEP 7中的數據類型84.數學運算104.1固定小數點數的計算（INT 和 DINT）104.2浮點數運算（REAL）114.3數據格式轉換操作125.輸入/輸出模擬量135.1.輸入和規格化模擬量145.2.規格化和輸出模擬量14下列符號代表的含義：信息程序示例注意全集成自動化培訓手冊第 3 頁 共 14 頁第二部分第二章 最終修訂: 08/2004模擬量處理1.前言第二章第二部分介紹的是S

3、TEP 7程序的附加功能。基本STEP 7 編程2-3天第一部分STEP 7 編程晉級2-3天第二部分工業總線系統2-3天第四部分序列編程2-3天第三部分過程可視化2-3天第六部分SIMATIC S7 IT-通訊1-2天第五部分學習目標：這一章，讀者將學習模擬量怎樣在SIMATIC S7中輸入、處理和輸出·模擬信號·STEP 7中的數據類型·數學運算·STEP 7中的數據類型轉化·輸入和規格化模擬量 ·規格化和輸出模擬量基本條件：為了這部分內容的順利進行，我們希望讀者具備以下的基礎知識：·Windows 95/98/2000

4、/ME/NET的基本操作知識·用STEP 7對PLC編程的基本知識（例如學習了第一部分第三章）需要的硬件和軟件：1PC , Windows 95/98/2000/ME/NET的操作系統，以及最?。?33MHz，64MB 的RAM ，65MB的空余磁盤空間。最佳： 500MHz，128MB 的 RAM，65MB 的空余磁盤空間。2STEP 7 5.x 軟件。3一個PC用MPI接口。4一個裝有CPU 315-2DP的 PLC SIMATIC S7300,組態舉例：電源： PS 307 2A CPU ： CPU 315-2DP 數字式輸入：DI 16x DC 24V 數字式輸出： DO 1

5、6x DC 24V/0.5A1 PC2 STEP 73 PC Adapter4 S7-300全集成自動化培訓手冊第 5 頁 共 14 頁第二部分第二章 最終修訂: 08/2004模擬量處理2.模擬信號模擬信號與數字信號不同，數字信號只接受兩種信號“電壓達到24伏” 和“電壓未達到0伏”，而模擬信號能在某一范圍內劃分出你想得到的很多電壓。一個典型的例子是作為模擬信號傳送器的電壓計。通過調節電阻旋鈕的位置可以達到從零開始直到最大電壓。下面是模擬量測量在控制系統技術中的例子： n 溫度 -50 +150°Cn 流量 0 200l/minn 轉速 500 1500 R/min n 等等.這些

6、模擬量通過測量傳感器都可以變成電信號。舉例來說，5001500R/min的轉速可以轉換成010V的電壓，當轉速為865R/min時，測量傳感器輸出的電壓為+3.65V。 如果想用可編程序控制器（PLC）來實現相同的測量，電壓、電流或電阻值必須首先轉換成數字信號，這稱為模數轉換（A/D轉換）。這意味著上面例子中3.65V 的電壓可轉化成相同含義的二進制數字信號。更多時候用二進制數字來表示數字信號。如果只用1位，例如描述010V的電壓范圍，那么只能代表一個區域。如果用2位來描述05V或510V的電壓范圍，那么可以劃分成四個單獨的區域，02.5/2.55/57.5/7.510V。通常模數轉換在控制系

7、統工程中占8或11位。8位可以有256個單獨區域，11位可以有2048個單獨區域 。全集成自動化培訓手冊第 6 頁 共 14 頁第二部分第二章 最終修訂: 08/2004模擬量處理3.STEP 7中的數據類型在SIMATIC S7提供了很多種不同格式的數據類型，下表列出了基本數據類型。類型和描述所占位數格式選項 范圍及數值表示法（最低值及最高值）示例BOOL （位）1布爾文本TRUE/FALSETRUEBYTE （字節）8十六進制數B#16#0 to B#16#FFB#16#10WORD （字）16二進制數2#0 to 2#1111_1111_1111_11112#0001_0000_0000

8、_0000十六進制數W#16#0 to W#16#FFFFW#16#1000BCDC#0 to C#999C#998無符號的十進制數B#(0,0) to B#(255,255)B#(10,20)DWORD （雙字）32二進制數2#0 to 2#1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_11112#1000_0001_0001_1000_1011_1011_0111_1111十六進制數DW#16#0000_0000 to DW#16#FFFF_FFFFDW#16#00A2_1234無符號的十進制數B#(0,0,0,0) to B#(255,255,255,255)B#

9、(1,14,100,120)INT （整數）16有符號的十進制數 -32768 to 327671DINT （整數，32位）32有符號的十進制數L#-2147483648 to L#2147483647L#1REAL （浮點數）32IEEE 浮點數 上限： ±3.402823e+38下限： ±1.175495e-381.234567e+13S5TIME （SIMATIC時間）16S7時間，每步10ms （缺省值）S5T#0H_0M_0S_10MS to S5T#2H_46M_30S_0MS andS5T#0H_0M_0S_0MSS5T#0H_1M_0S_0MSS5TIME#

10、1H_1M_0S_0MSTIME (IEC時間)32IEC時間，每步1ms，帶符號整數-T#24D_20H_31M_23S_648MS toT#24D_20H_31M_23S_647MST#0D_1H_1M_0S_0MSTIME#0D_1H_1M_0S_0MSDATE (IEC日期)16IEC日期，每步1天D#1990-1-1 to D#2168-12-31DATE#1994-3-15TIME_OF_DAY (時間)32時間每步1msTOD#0:0:0.0 to TOD#23:59:59.999TIME_OF_DAY#1:10:3.3CHAR (字符)8ASCII 字符 ´A

11、0;, ´B´ etc.´B´ 注意：在模擬量處理中，INT和REAL的數據格式扮演了很重要的角色，因為輸入的模擬量在INT格式中以實數的形式存在。由于INT格式會造成舍入誤差，在更精確的數據處理中，只能使用REAL 格式。全集成自動化培訓手冊第 8 頁 共 14 頁第二部分第二章 最終修訂: 08/2004模擬量處理4.數學運算4.1固定小數點數的計算（INT 和 DINT）使用固定小數點數，加、減、乘、除等整數的數學操作成為可行。然而，由于不考慮小數點后面的數，會造成舍入誤差。 操作所占位數功能+I16將累加器1低字中的內容與累加器2低字中的內容相加

12、，結果保存到累加器1低字中。 -I16將累加器2低字中的內容減去累加器1低字中的內容，結果保存到累加器1中。*I16將累加器2低字中的內容乘以累加器1低字中的內容，結果保存到累加器1中。/I16將累加器2低字中的內容除以累加器1低字中的內容，商保存到累加器1低字中，余數保存到累加器1的高字中。+D32將累加器1中的內容與累加器2中的內容相加，結果保存到累加器1中。-D32將累加器2中的內容減去累加器1中的內容，結果保存到累加器1中。*D32將累加器2中的內容乘以累加器1中的內容，結果保存到累加器1中。/D32將累加器2中的內容除以累加器1中的內容，僅把商保存到累加器1中。MOD32將累加器2中

13、的內容除以累加器1中的內容，僅把余數保存到累加器1中。 4.2浮點數運算（REAL）使用浮點數可以完成很多的數學操作。小數點的正確位置在這里要尤其注意。OperationFunction+R將累加器1（32位標準IEEE浮點數，下同）和累加器2（32位標準IEEE浮點數，下同）中的內容相加，結果保存在累加器1中。-R將累加器2中內容減去累加器1中的內容，結果保存在累加器1中。*R將累加器2中內容乘以累加器1中的內容，結果保存在累加器1中。/R將累加器2中內容除以累加器1中的內容，結果保存在累加器1中。SQRT對累加器1中的內容求平方根，結果保存在累加器1中。SQR對累加器1中的內容求平方，結果

14、保存在累加器1中。 LN對累加器1中的內容求自然對數，結果保存在累加器1中。EXP對累加器1中的內容求指數（以e為底），結果保存在累加器1中。SIN把累加器1中的內容作為以弧度表示的角度，求其正弦，結果保存在累加器1中。 COS把累加器1中的內容作為以弧度表示的角度，求其余弦，結果保存在累加器1中。TAN把累加器1中的內容作為以弧度表示的角度，求其正切，結果保存在累加器1中。ASIN計算累加器1中內容的反正弦，結果保存在累加器1中。ACOS計算累加器1中內容的反余弦，結果保存在累加器1中。 ATAN計算累加器1中內容的反正切，結果保存在累加器1中。 4.3數據格式轉換操作因為數字的格式不總是適

15、合以后重要的操作，因此要對數字進行格式轉換操作。 OperationFunctionBTIBCD轉成整數（16位）。將累加器1低字中的二進制編碼十進制數轉換成整數（16位）。BTDBCD轉成整數（32位）。將累加器1中的二進制編碼十進制數轉換成整數（32位）。ITB整數（16位）轉成BCD。將累加器1低字中的整數（16位）轉換成二進制編碼十進制數。ITD整數（16位）轉成雙整數（32位）。將累加器1低字中的整數（16位）轉換成雙整數（32位）。DTB雙整數（32位）轉換成BCD。將累加器1中的雙整數（32位）轉換成二進制編碼十進制數。DTR雙整數（32位）轉換成浮點數（32位， IEEE-FP

16、）。將累加器1中的雙整數（32位）轉換成浮點數（32位， IEEE-FP）。RND取整。將累加器1中的32位IEEE浮點數轉換成32位整數（雙整數）。如果被轉換數字的小數部分位于奇數和偶數之間，該指令選擇偶數結果。RND+取整為較大的雙整數。該指令將結果取整為大于或等于該浮點數的最小整數。RND-取整為較小的雙整數。該指令將結果取整為小于或等于該浮點數的最大整數。 TRUNC截尾取整。該指令取結果為被轉換浮點數的整數部分。 注意：在模擬量處理的情況下，模擬量處于INT格式，由于INT格式的舍入誤差，應該將其轉換成REAL格式。如果不能直接轉換，就先用ITD指令將其轉換成DINT格式，然后 再用

17、DTD指令轉換成REAL格式。.全集成自動化培訓手冊第 11 頁 共 14 頁第二部分第二章 最終修訂: 08/2004模擬量處理5.輸入/輸出模擬量模擬量輸入在PLC中作為一個字的信息，這個字的存取使用以下指令：LPIW x作為“模擬輸入字的裝入”T PQW x 作為“模擬輸出字的傳送”每一個模擬量（“信道”）都分配了一個外圍的輸入輸出字。格式是整數的INT型。輸入輸出字的地址依賴于模塊的初始地址。如果把模擬模塊插在插槽4，那么它的缺省初始地址為256。以后的模擬模塊的初始地址按每個插槽16來增加。這個缺省的初始地址可以在硬件配置表中逐條顯示并核對。 插槽6的第一路模擬輸入的地址是PIW 2

18、88，第二路模擬輸入的地址是PIW 290，第一路模擬輸出的地址是PQW 288，等等。在PLC的進一步操作（數字化）中，模擬量轉換與模擬輸入輸出相同。SM334模塊帶有4路模擬輸入和2路模擬輸出，當模擬信號從0到10V，0 to 20mA時，數字量的范圍如下： 模擬量的區域在PLC中數字量的進一步操作0A/0V 10mA/5V 20mA/10V 0 13824 27648這些數字量需要經常通過PLC中的進一步處理來規格化。5.1. 輸入和規格化模擬量如果一個模擬量已轉化成了數字量，在PLC能處理它之前還必須經過規格化。同樣的，從外圍設備來的模擬輸出量也需要規格化。在STEP 7的程序中，規格化在數學操作中進行。所以數學操作應該盡可能的精確。將要規格化的值必須轉化成REAL的數據類型，這樣舍入誤差的影響可以最小。 練習:在下面的例子中，從0到10V的值中輸入到插在插槽6的模擬模塊中。目前這個值是一個整數（16位