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缩放值:线性?那你知道工控里的非线性变化吗

2022/06/01
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阅读需 7 分钟
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缩放值具有广泛的应用,有助于将输出值与其实际应用相匹配。大多数缩放是线性的,但许多现实世界的变化并不是那么简单。

计算机不像我们在现实世界中那样理解数字。我们周围的大多数变量,例如温度、压力和距离,都可以用度、米或Pa等常用单位轻松理解。当我们尝试通过使用传感器将这些值输入数字系统时,必须将来自传感器的值转换或缩放为有用的可读值。

缩放值

在几乎所有的编程应用程序中,都有创建函数来缩放值的方法。缩放值具有广泛的应用,有助于将输出值(如HMI 上的数字显示,或传输到云数据存储)与其实际应用相匹配。PLC 通常有自己的编程块,用于缩放输入或输出的值。

图 1.模拟输出 (4-20 mA) 温度传感器。图片由Automation Direct提供

大多数函数都涉及线性缩放,通常遵循 y=mx+b 形式的斜率方程。还有其他不太常见的非线性缩放函数能够创建适合非线性应用的值。为了更好地理解非线性函数的应用,本文将首先简要概述线性缩放,然后再探讨非线性值缩放的应用和功能。

线性缩放函数

在PLC 控制系统中的线性缩放环境中,通常具有要插入梯形逻辑程序的缩放命令块。这些编程块具有高和低输入以及高和低输出。许多 PLC 还具有使用书面函数(结构化文本)的能力,其中输出是通过程序员专门编写的方程式计算的。

自动化单元通常有许多不同的传感器来监测单元内的变化。这些传感器将输出发送到 PLC 或机器人以用于单元的过程。模拟传感器的信号可以作为电压或电流范围发送。由于此类传感器的输出通常是线性的,因此线性缩放方法将用于调整控制器中使用的值。

在罐液位测量中可以看到线性缩放场景的一个示例。如果罐具有完全垂直的侧面,则罐中液体的高度与罐中液体的体积呈线性关系。激光距离传感器可用于检测罐中的液位。如果激光从罐顶指向液体,那么传感器将向控制单元(机器人或 PLC)输出一组线性值。然后,控制单元获取这些输出值并对其进行缩放以供系统使用。

图 2.模拟输出(电压/电流)激光距离传感器。图片由SICK提供

如果罐满时传感器输出 4 mA,则可以在程序中分配一个反映该信息的值。当水箱为空时,传感器将输出高于 4 mA 的值,因为激光将从更远的地方反射。如果空罐的输出值恰好是 10 mA,则可以分配该输出值以显示罐是空的。分配高值和低值后,控制程序现在可以在该范围内的任何位置接收到信号时适当地缩放值。如果传感器输出 7 mA,PLC 将计算出一个值,显示油箱现在是半满的。

非线性缩放函数

指数类型

在某些情况下,需要对一组线性输出值进行非线性缩放。这种类型的非线性缩放有很多原因。考虑锥形罐而不是圆柱体中的液体体积。基于高度的锥形罐的体积表示为指数方程。

使用前面的例子,一个液体的容器可以改变,如果我们可以理解我们的场景参数,可以让我们更好地测量场景中的变量相同,激光传感器,用于存储当罐中的液位时,传感器发送10毫安的输出。,水箱的高度是一样的,但是丰富的高度而变化。

图3模拟输出(4-20毫安)压力传感器。图片使用由易福门公司

为了正确输出地油箱,PLC/机器人必须以储量的方式,以假的方式缩放。用函数可以创建一个合适的值和中间值之间以得到一个合适的值。这也体现了高级文本编程相同的好处。

在可调节逻辑中,线性和PLC的线性函数是常见的,但更常见的。对于这种情况,设计者可以进行STL(直观文本)编程,最适合这种情况的选择模型。

对数

当不同大小不同的数值需要一起缩放时,可以在不同的情况下使用对数值缩放的方法,允许数值大小在不同的数值范围内调整不同的数值大小。一个预计操作,具有不同生产显示值的基准,需要为其中一个操作员与员工显示并显示使用系统来决定一起工作的三个操作。输出值分别为10010000和1000000。

图4模拟值可以在仪表上显示,但必须在转换为数字量时进行缩放。图片使用由坎瓦

如果这三个值之间可以用一个正常的比例来绘制,他们将非常重视当地的信息,在真正的地方得到正确组合在屏幕的底部最底部。使用10缩放的输入,可以更容易地管理10基值的数值为基数。操作数,能够将合适的信息传递给员工使用。但可以对数字和输出的代码进行操作,方法与前面的功能相同。

摘要

有多种不同类型的输入与不同类型的PLC输入相匹配。但对于不同幅度的情况,提供的应用程序很简单,通常我们可以简单地应用,那么应用场景中的实例中可以不那么应用两个幅度的实际情况。

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