03
アナログ量とデジタル量の変換
実際のエンジニアリング プロジェクトでは、リーダーが温度、圧力、流量などの信号を収集することがよくありますが、プログラム内でこれらのアナログ信号をどのように扱うか? 言い換えれば、アナログプログラムを書く目的は何でしょうか? アナログ プログラムを作成する目的は、アナログ量を対応するデジタル量に変換し、最終的にデジタル量を工学量 (物理量) に変換することです。
アナログ量から工学量への変換には、ユニポーラとバイポーラの 2 つのタイプがあります。バイポーラの-27648 は工学量の最小値に対応し、27648 は工学量の最大値に対応します。
ユニポーラアナログには4 ～ 20mAと0 ～ 10V 、0 ～ 20mAの 2 種類があります。
( 1 ) 最初のタイプは4 ～ 20mA、オフセット付きです。
4mAは全体の20%なので、20mA は27648のデジタル量に変換され、4mAに対応するデジタル量は5530になります。アナログ量からデジタル量への変換はS7-1200PLCによって完了し、リーダーはプログラム内でこれらの値を工学量に変換する必要があります。
( 2 ) 2 番目のタイプにはオフセットがありません
オフセットのないものは0～10V 、0～20mAなどのアナログ量で、 27648が工学量の最大値、0が工学量の最小値に相当します。
( 3 ) アナログ信号 ( 0-10V 、0-5Vまたは0-20mA )は、 S7-1200PLC CPU内部で0-27648の値で表されます( 4-20mAは5530-27648に対応します)。一定の違いがあります。図3-5-5に示す 2 つの数学的関係
図3-5-5アナログ信号とデジタル曲線
04標準化
命令とスケーリング命令
(1) 標準化命令(NORM_X)
NORM_X 命令: 「NORM_X」命令を使用すると、入力 VALUE の変数の値を線形スケールにマッピングして標準化できます。パラメータ MIN および MAX を使用して、入力 VALUE 値の範囲の制限を定義します。
| 若者 |
パラメータ |
データの種類 |
説明する |
|
|
の |
ブール |
入力を許可する |
| イーノ |
ブール |
出力を許可する |
|
| 最小 |
整数、浮動小数点 |
値の範囲の下限 |
|
| 価値 |
整数、浮動小数点 |
正規化する値 |
|
| マックス |
整数、浮動小数点 |
値の範囲の上限 |
|
| 外 |
浮動小数点数 |
標準化された結果 |
注: 命令のデータ型は、命令ボックス「<???>」のドロップダウン リストから選択できます。
標準化された命令の計算式は: OUT= (VALUE - MIN) / (MAX - MIN)、ただし (0.0 <= OUT <= 1.0)、計算原理を図 3-5-6 に示します。
図3-5-6 標準化された指導式に対応した計算の模式図
標準化された命令 (NORM_X) の使用法を例として説明します。ラダー図を図 3-5-7 に示します。
I0.0 を閉じて規格化命令を有効にすると、規格化対象の VALUE が MW10 に格納され、VALUE の範囲は 0 ～ 27648、正規化 VALUE の出力範囲は 0.0 ～ 1.0 となります。MW10 が 13824 であると仮定すると、MD12 の正規化された結果は 0.5 になります。
図3-5-7 標準化された命令の例
(2) スケール命令(SCALE_X)
SCALE_X 命令: 「SCALE_X」命令を使用すると、入力 VALUE の値を指定された値の範囲にマップしてスケーリングできます。スケーリング コマンドが実行されると、入力 VALUE の浮動小数点値は、パラメーター MIN および MAX で定義された値の範囲にスケーリングされます。スケーリング結果は整数であり、OUT 出力に保存されます。スケーリング コマンド パラメーターについては、次の表を参照してください。
| 若者 |
パラメータ |
データの種類 |
説明する |
|
|
の |
ブール |
入力を許可する |
| イーノ |
ブール |
出力を許可する |
|
| 最小 |
整数、浮動小数点 |
値の範囲の下限 |
|
| 価値 |
整数、浮動小数点 |
正規化する値 |
|
| マックス |
整数、浮動小数点 |
値の範囲の上限 |
|
| 外 |
浮動小数点数 |
標準化された結果 |
注: 命令のデータ型は、命令ボックス「<???>」のドロップダウン リストから選択できます。
スケーリングコマンドの計算式は次のとおりです: OUT= VALUE (MAX - MIN) + MIN、ここで (0.0 <= VALUE <= 1.0)、計算原理を図 3-5-8 に示します。
標準化命令 (NORM_X) の使用法を例として説明します。図 3-5-8 にラダー図を示します。I0.0 を閉じて標準化命令をアクティブにすると、標準化される VALUE が MD16 に格納されます。 VALUE の範囲は 0 ～ 27648 で、VALUE の正規化された出力範囲は 0 ～ 27648 です。MD10 で 0.5 を仮定すると、MW20 での正規化された結果は 13824 になります。
図3-5-8 Zoomコマンド例
4. タスクの実装
このタスクの実装手順は、主に PLC 配線、IO アドレス割り当て、およびプログラム設計のアイデアに分かれています。
01
IOアドレス割り当て
| 住所を入力してください |
説明する |
温度表示アドレス |
説明する |
| IW64 |
アナログ入力 |
MD24 |
温度表示 |
02
プログラム設計のアイデア
1) 標準化コマンドを使用して、収集されたアナログ値を標準化します。標準化された範囲の値は 0.0 ～ 1.0 です。
2) 次に、スケーリング コマンドを使用して標準化された値をスケーリングします。スケーリングされた範囲値は温度センサーの範囲 (-50.0 ～ 200.0 °C) 内にあります。
03
プログラム設計
V. 経験と要約
1. アナログ量の変換は、主にアナログ量とデジタル量の関係を理解することです。
2. このタスクでは、標準化コマンドとスケーリングコマンドは主にアナログ量の取得と変換に使用されますが、変換の際には、変換エラーを避けるためにデジタル量と工学量の記入に注意してください。
3. 上記の例では、温度センサーの範囲は -50°C ～ 200°C であるため、スケーリング コマンドに正しい値を入力する必要があります。
4. 現場に複数の温度センサーがある場合は、パラメータを指定してサブルーチンを使用して記述すると便利です。
5. オンサイトセンサーが 4 ～ 20mA の電流出力である場合、標準化された命令の MIN ピンに入力される値は 0 ではなく 5530 である必要があります。