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变送器的作用是什么_变送器的主要功能和分类介绍

变送器是串联的,即二根导线同时传送变送器 。所需的电源和输出电流信号,大多数变送器均为二线制变送器;四线制方式中,供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的,即供电电源和变送器输出信号... 变送器
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变送器的作用是什么_变送器的主要功能和分类介绍

工业应用中,经常需要采集、处理许多物理量,或称之为模拟量信号,如:温度、压力、速度、液位、厚度、PH值等,这些数据是连续的值,不能被CPU直接处理,因为CPU只能处理离散的数值。

因此,在处理模拟量之前,需要经过若干个步骤,将其转化成CPU能够处理的离散量。下图揭示了模拟量的数据采集过程。

一、信号的采集

实际物理量经过传感器、变送器的采集、处理后,转化为电流、电压或电阻的形式接入“模拟量输入模块”。根据输入数据类型的不同,可选的变送器也不同,如下:

电压变送器

电流变送器

电阻变送器

热电偶

变送器的作用是将测量的物理信号转换为标准电信号,这种转换一般为线性的。如通过变送器对压力进行采集,并将0-1500KN的压力转换为4-20mA的信号。根据线性变换的原理,其通用变换公式为:

比如,要计算压力为800KN时对应的转换电流为多少,可将P=800带入上式,可得I=12.53mA。其在线性坐标系中体现如下图所示。

二、模数转换

“模拟量输入模块”接收的信号仍是连续信号,它只是通过传感器和变送器完成了从实际物理量到电信号的转化。

由于CPU不能直接处理连续信号,因此在模拟量输入模块中集成了一个“模数转换器(ADC),将连续信号转换为离散的16为整数值。

模数转换的核心是,通过阶梯形曲线来近似待采集的模拟量信号。阶梯的数量(或模块精度)将确定模拟值在阶梯形曲线中的增量值。

模块的精度越高,则每一个阶梯的增量值就越小,,模拟量信号的数字化的准确程度就越高。下图显示了通过阶梯形曲线完成模拟量的数字化。

可以看出,左图模块精度最低,与实际曲线的误差也最大;右图相对精度最高,得到的近似值也就更为准确。

以模拟量输入模块AI 8*UU/I HF (订货号:6ES7531-7NF00-0AB0)为例,其技术特性为:

(1)8个电气隔离模拟量输入

可按通道设置为电压、电流的测量类型

16位精度(包括符号)

16位的精度,如果以单极性测量来看,可分段2^15=32768个增量。测量范围为4-20mA的话,最小的增量为16/32768=0.49uA。也就是说小于0.49uA的变化,模拟量输入模块就不会识别。

标定模拟值

CPU从模拟量输入模块接收而来的信号是离散化的值,在进一步处理时,一般需要将离散值再次转化成实际过程值(Real)来进行计算。在此,将值范围(如0-27648)到实际数据(如0-1500KN)的转换过程,称之为标定。

可以实用SCALE块来对模拟量值进行标定,如下图所示。

其中:

IW120是来自变送器的值,经过模数转换,变为0-27648的增量型数据;

HI_LIM和LO_LIM分别为实际物理量的上、下限值;

转化后的值,由输出”OUT“端写入存储区域(MD204),供后续进一步处理。


变送器的作用是什么_变送器的主要功能和分类介绍

工业应用中,经常需要采集、处理许多物理量,或称之为模拟量信号,如:温度、压力、速度、液位、厚度、PH值等,这些数据是连续的值,不能被CPU直接处理,因为CPU只能处理离散的数值。

因此,在处理模拟量之前,需要经过若干个步骤,将其转化成CPU能够处理的离散量。下图揭示了模拟量的数据采集过程。

一、信号的采集

实际物理量经过传感器、变送器的采集、处理后,转化为电流、电压或电阻的形式接入“模拟量输入模块”。根据输入数据类型的不同,可选的变送器也不同,如下:

电压变送器

电流变送器

电阻变送器

热电偶

变送器的作用是将测量的物理信号转换为标准电信号,这种转换一般为线性的。如通过变送器对压力进行采集,并将0-1500KN的压力转换为4-20mA的信号。根据线性变换的原理,其通用变换公式为:

比如,要计算压力为800KN时对应的转换电流为多少,可将P=800带入上式,可得I=12.53mA。其在线性坐标系中体现如下图所示。

二、模数转换

“模拟量输入模块”接收的信号仍是连续信号,它只是通过传感器和变送器完成了从实际物理量到电信号的转化。

由于CPU不能直接处理连续信号,因此在模拟量输入模块中集成了一个“模数转换器(ADC),将连续信号转换为离散的16为整数值。

模数转换的核心是,通过阶梯形曲线来近似待采集的模拟量信号。阶梯的数量(或模块精度)将确定模拟值在阶梯形曲线中的增量值。

模块的精度越高,则每一个阶梯的增量值就越小,,模拟量信号的数字化的准确程度就越高。下图显示了通过阶梯形曲线完成模拟量的数字化。

可以看出,左图模块精度最低,与实际曲线的误差也最大;右图相对精度最高,得到的近似值也就更为准确。

以模拟量输入模块AI 8*UU/I HF (订货号:6ES7531-7NF00-0AB0)为例,其技术特性为:

(1)8个电气隔离模拟量输入

可按通道设置为电压、电流的测量类型

16位精度(包括符号)

16位的精度,如果以单极性测量来看,可分段2^15=32768个增量。测量范围为4-20mA的话,最小的增量为16/32768=0.49uA。也就是说小于0.49uA的变化,模拟量输入模块就不会识别。

标定模拟值

CPU从模拟量输入模块接收而来的信号是离散化的值,在进一步处理时,一般需要将离散值再次转化成实际过程值(Real)来进行计算。在此,将值范围(如0-27648)到实际数据(如0-1500KN)的转换过程,称之为标定。

可以实用SCALE块来对模拟量值进行标定,如下图所示。

其中:

IW120是来自变送器的值,经过模数转换,变为0-27648的增量型数据;

HI_LIM和LO_LIM分别为实际物理量的上、下限值;

转化后的值,由输出”OUT“端写入存储区域(MD204),供后续进一步处理。