霍尼韋爾RM7840M1017/31基本概念
我們生活在一個(gè)物質(zhì)的世界中。世間所有的物質(zhì)都包含了化學(xué)和物理特性，我們是通過(guò)對(duì)物質(zhì)的表觀性質(zhì)來(lái)了解和表述物質(zhì)的自有特性和運(yùn)動(dòng)特性。這些表觀性質(zhì)就是我們常說(shuō)的質(zhì)量、溫度、速度、壓力、電壓、電流等用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述的物理量，在自控領(lǐng)域稱為工程量。這種表述的優(yōu)點(diǎn)是直觀、容易理解。在電動(dòng)傳感技術(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器可以直接顯示被測(cè)量的物理量，其中也包括機(jī)械式的電動(dòng)儀表。
霍尼韋爾RM7840M1017/31標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)
在電動(dòng)傳感器時(shí)代，中央控制成為可能，這就需要檢測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳送。但是紛繁復(fù)雜的物理量信號(hào)直接傳送會(huì)大大降低儀表的適用性。而且大多傳感器屬于弱信號(hào)型，遠(yuǎn)距離傳送很容易出現(xiàn)衰減、干擾的問(wèn)題。因此才出現(xiàn)了二次變送器和標(biāo)準(zhǔn)的電傳送信號(hào)。二次變送器的作用就是將傳感器的信號(hào)放大成為符合工業(yè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得最多的是4－20mA）。而變送器通過(guò)對(duì)放大器電路的零點(diǎn)遷移以及增益調(diào)整，可以將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)于物理量的被檢測(cè)范圍，如0－100℃或10－100℃等等。這是用硬件電路對(duì)物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。中央控制室的儀表將這些電信號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)械式的電壓表、電流表就能顯示被測(cè)的物理量。對(duì)于不同的量程范圍，只要更換指針后面的刻度盤(pán)就可以了。更換刻度盤(pán)不會(huì)影響儀表的根本性質(zhì)，這就給儀表的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性和規(guī)?；a(chǎn)帶來(lái)的無(wú)可限量的好處。
3、數(shù)字化儀表
到了數(shù)字化時(shí)代，指針式顯示表變成了更直觀、更精確的數(shù)字顯示方式。在數(shù)字化儀表中，這種顯示方式實(shí)際上是用純數(shù)學(xué)的方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行逆變換，成為大家習(xí)慣的物理量表達(dá)方式。這種變換就是依靠軟件做數(shù)學(xué)運(yùn)算。這些運(yùn)算可能是線性方程，也可能是非線性方程，現(xiàn)在的電腦對(duì)這些運(yùn)算是易如反掌。
4、信號(hào)變換中的數(shù)學(xué)問(wèn)題
信號(hào)的變換需要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程：物理量－傳感器信號(hào)－標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)－A/D轉(zhuǎn)換－數(shù)值顯示。
聲明：為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們?cè)诖擞懻摰氖蔷€性的信號(hào)變換。同時(shí)略過(guò)傳感器的信號(hào)變換過(guò)程。
假定物理量為A，范圍即為A0－Am，實(shí)時(shí)物理量為X；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是B0－Bm，實(shí)時(shí)電信號(hào)為Y；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值為C0Cm，實(shí)時(shí)數(shù)值為Z。
如此，B0對(duì)應(yīng)于A0，Bm對(duì)應(yīng)于Am，Y對(duì)應(yīng)于X，及Y=f(X)。由于是線性關(guān)系，得出方程式為Y=(BmB0)*(XA0)/(AmA0)+B0。又由于是線性關(guān)系，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)方程Z=f(X)可以表示為Z=(CmC0)*(XA0)/(AmA0)+C0。那么就很容易得出逆變換的數(shù)學(xué)方程為X=(AmA0)*(ZC0)/(CmC0)+A0。方程中計(jì)算出來(lái)的X就可以在顯示器上直接表達(dá)為被檢測(cè)的物理量。
5、PLC中逆變換的計(jì)算方法
以S7200和4－20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(AmA0)*(Z6400)/(320006400)+A0。
例如某溫度傳感器和變送器檢測(cè)的是10－60℃，用上述的方程表達(dá)為X=70*(Z6400)/2560010。經(jīng)過(guò)PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令計(jì)算后，HMI可以從結(jié)果寄存器中讀取并直接顯示為工程量。
用同樣的原理，我們可以在HMI上輸入工程量，然后由軟件轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。
在S7200中，(Z6400)/25600的計(jì)算結(jié)果是非常重要的數(shù)值。這是一個(gè)0－1.0（100％）的實(shí)數(shù)，可以直接送到PID指令（不是指令向?qū)В┑臋z測(cè)值輸入端。PID指令輸出的也是0－1.0的實(shí)數(shù)，通過(guò)前面的計(jì)算式的反計(jì)算，可以轉(zhuǎn)換成6400－32000，送到D/A端口變成4－20mA輸出。
以上講述的是PLC中工程量轉(zhuǎn)換的基本方法，程序的編寫(xiě)則因人、因事而異。但是萬(wàn)變不離其衷。如果大家感興趣，我可以給出自己編寫(xiě)的程序供大家參考，同時(shí)也希望各位網(wǎng)友不吝賜教、互相交流
■在飲料行業(yè)中，PET瓶通常是在灌裝飲料前由PET瓶坯制成的。為實(shí)現(xiàn)拉伸吹塑機(jī)multiBLOW的自動(dòng)化，機(jī)械制造商ARCOR公司使用了WAGO分散式的IP67 I/O模塊。該模塊在機(jī)器安裝和維護(hù)過(guò)程中表現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn)。
每年，僅在德國(guó)就有10億多PET瓶用于灌裝飲料。它們大多直接在灌裝廠生產(chǎn)，以盡可能節(jié)約運(yùn)輸成本。拉伸吹塑機(jī)可將PET瓶坯加工成PET瓶，因而成為飲料企業(yè)使用的典型設(shè)備之一。
■為啤酒廠及釀酒廠提供機(jī)器設(shè)備
ARCOR有限公司于1997年在Dieburg成立，并于2011年初在Odenwald的Michelstadt設(shè)立了新工廠，致力于為啤酒廠及其他飲料公司提供設(shè)備。該公司有大約50名員工，作為傳統(tǒng)的項(xiàng)目承包商，它為客戶提供咨詢、供貨、安裝及維護(hù)和更新改造等一整套服務(wù)。除了項(xiàng)目承包業(yè)務(wù)，ARCOR公司從幾年前起也開(kāi)始供應(yīng)自己的設(shè)備。由于在斯洛文尼亞機(jī)械工程公司ICS擁有控股權(quán)，ARCOR在其產(chǎn)品范圍中新加了灌裝機(jī)。而PET拉伸吹塑機(jī)的研發(fā)始于2011年初，因?yàn)锳RCOR公司希望通過(guò)提供本公司的機(jī)械來(lái)滿足客戶的需求。
■適于飲料行業(yè)的PET拉伸吹塑機(jī)
拉伸吹塑機(jī)multiBLOW可將PET瓶坯制成不同規(guī)格的PET瓶。在飲料行業(yè)中，該類機(jī)械通常直接安裝在灌裝設(shè)備的上游。這樣可以節(jié)省大量的物流成本，因?yàn)樾枰\(yùn)輸?shù)牟皇谴蠖盏腜ET瓶，而是小型瓶坯。首先，瓶坯被放在特殊的支架內(nèi)，傳輸過(guò)程中經(jīng)過(guò)一個(gè)紅外加熱裝置。瓶坯在此吸收大約90℃的恒定溫度后再被傳送到吹塑模具內(nèi)：在模具內(nèi)，芯軸先將瓶坯縱向拉伸，然后施加40 bar的壓力使瓶子最終成型。模具采用水冷卻的方式，從而可使成型的瓶子迅速冷卻并將其傳送到下一個(gè)工序。
拉伸吹塑機(jī)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)有很高的要求。“我們需將大量的芯軸、紅外加熱裝置、氣動(dòng)裝置及各種傳感器連接到控制器上，”ARCOR公司的系統(tǒng)構(gòu)建負(fù)責(zé)人Alexander Rosin解釋道。
■防護(hù)等級(jí)為IP67的自動(dòng)化技術(shù)
外部設(shè)備安裝在這個(gè)長(zhǎng)度為5米的機(jī)器內(nèi)的不同位置，并通過(guò)PROFIBUS DP連接。因此ARCOR公司依賴于WAGO的767系列SPEEDWAY-I/O模塊：“使用分散式的IP67-I/O模塊連接輸入端、輸出端可以獲得更多好處。維護(hù)和保養(yǎng)工作大大簡(jiǎn)化，同時(shí)還節(jié)省了控制柜中的空間。”SPEEDWAY-I/O模塊可以靠近傳感器和執(zhí)行器安裝，從而可以降低吹塑機(jī)的布線成本。這樣在控制柜和現(xiàn)場(chǎng)層面之間就不再需要多根線纜，而僅有總線和電源線就夠了。
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