德阳西门子电缆6XV1840-2AH10

模拟量在是PLC编程项目中占有很重要的地位，实际工作中碰到多的问题也是处理模拟量与工程量之间的转换问题。在实际的工程项目中，现场人员往往要采集温度、压力、流量、频率等物理量信号，而在程序中采集是对应物理量的模拟量信号，那么如何将模拟量信号转换成对应的工程量(物理量)呢?编写模拟量程序的目的是什么呢？编写模拟量程序的目的：模拟量有对应的数字量，终将数字量转换成工程量(物理量)，即完成模拟量转换成工程量，其实是用数字量处理工程量的问题，模拟量可以说是中间过渡的。那么小智就来推导一下模拟量转换工程量的转换公式，供大家参考和使用，熟悉模拟量转换工程量的过程，那么对模拟量知识的理解就会更深一层，编写模拟量的程序就不难了。

例如有三种测温范围的温度传感变送器，对应的范围分别为：

1)测温范围为0—200°，变送器输出信号为4—20mA，对应的数字量范围为6400—32000；

2)测温范围为0—200°，变送器输出信号为0—10V，对应的数字量范围为0—32000；

3)测温范围为-200—500°，变送器输出信号为4—20mA，对应的数字量范围为6400—32000；

要求我们编写的模拟量转换工程量转换公式要符合上面三种情况，三种温度检测设备都能得到正确工程量输出结果。三种测温的温度变送器模拟量与工程量对应关系如下图所示：

 
可以利用相似三角形的原理进行分析，两个相似三角形的对应边成比例，如下图所示：

 
模拟量转换工程量转换公式推导过程如下图所示：

 
某啤酒厂的Profibus通讯一直存在问题，前期SIAS以及现场工程师已经对整个Profibus网络的拓扑进行了重新的规划，但仍然出现DP从站丢站的情况，并且在短时间内连续出现多次，从而严重影响了工厂的正常生产，用户希望西门子能对现场问题进行一次彻底的诊断。

       由于前期已经有工程师进行了多次的处理，该问题就会比较棘手：一方面处理起来技术难度比较大，因为能够采取的措施现场基本上都采取了，但似乎都没解决问题；一方面如果处理不好，将会导致客户对西门子的产品质量产生质疑，处理类似的问题压力都会比较大。
       但“无论你处理不处理，问题就在那里”，在客户停机检修的期间，我们还是开赴现场，对现场问题进行诊断。
       经过现场实际检查，发现现场的问题主要集中在每个网段的***后几个站点，有的是ET200M，有的是第三方的阀岛。由于现场的使用环境是高温高湿的，我怀疑的是现场的电缆老化或者虚接。但用户反映大多数电缆都是近期才更换过的，并且都是经过重新接线安装的，看来这不是问题的所在。
       我用示波器对现场的Profibus的波形进行了检查。发现所有的出现问题的从站的信号波形还是比较好的，除了一点：电压过低。

    图1 网段终端测到的主站信号电压过低

      通过波形检查，可以看到，在出现问题的站点上测量，主站信号的电压***高才3.28V，但Profibus的信号波形一般是不能低于4V的，否则将不能保证通信的正常，现场出现的问题很有可能是由于主站信号的电压过低，导致从站无法识别主站信号而导致的。我们需要将主站信号电压的幅值提高。
       据此，我建议在总线上增加RS485中继器，但实际上，由于之前已经在现场已经增加了中继器，并且安装的位置距***后的站点之间也只有几十米，完全在规范要求的范围内，“那为什么电压还是这么低呢？”
       于是，我在中继器之前对主站信号进行了测量，发现主站信号在中继器之前也很低，很有可能是主站信号到了中继器就已经很低了，中继器设备本身就没能正确识别该主站信号，导致了其后连接的从站设备很容易出现丢站的问题，我提出调整中继器的位置再进行测试。
       没想到这个建议把我和现场工程师累了个半死。为了找到一个合适的安装位置，我同现场的工程师一起，对现场的各个从站位置都进行了测试。由于网段中大多数都是第三方的阀岛设备，该阀岛的Profibus的插头在阀岛的内部，并且该阀岛的设计又是M12插头的方式，现场空间又很小，拆线接线非常困难。

图2 阀岛设备接线

       经过了N多次的拆线、接线以及检测，终于发现，由于该阀岛的设备耗电量较大，平均经过5个阀岛，电压将呈现级降，我们每个网段***多允许有5个阀岛存在，这样，经过一系列的改造，终于将***后的站点电压提高到4V以上。

 图3  网段终端测到的主站信号电压已正常

        改造后的系统终于恢复正常工作了，经过一段时间的运行，一直也没再出现过任何的问题。可以看到，总线上安装了中继器，否能正确使用，对总线通讯还是会产生较大的影响。从这个现场问题的处理可以看到，对于现场工程师来讲，应该了解并掌握RS485中继器的正确使用方法。现场的正确拓扑方式也是很重要的，如果没有之前的工程师对拓扑的改造，也许需要更长的周期才能发现问题。

利用相似三角形比例原理可推导模拟量转换工程量转换公式：

(Ov-Osl)/(Osh-Osl)=(Iv-Isl)/(Ish-Isl)

公式经过换算化简后得到：

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

Ov：模拟量转换后的工程量

Iv：对应模拟量通道的模拟量输入值

Osh：工程量的上限

Osl：工程量的下限

Ish：数字量的上限

Isl：数字量的下限

实践出真知，没有实践，理论就是纸上谈兵；学习中需要多加验证。如果大家觉得小智的文章写得不错，很适合大家的口味，可以分享更多的朋友。