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西门子PLC|模拟量输入和输出模块的操作限制和基本误差

时间:2014-09-22 09:31:50   来源:http://www.china-siemens.cn/   

这篇文章主要介绍“西门子PLC|模拟量输入和输出模块的操作限制和基本误差”,仅供参考。

什么是模拟量输入和输出模块的操作限制和基本误差?
 
配置信息
精度是模拟量输入和输出模板的重要参数,用于表征采集的测量值的整体误差。以下介绍了决定模拟量采集模板精度的一些重要参数。
 
操作限制和基本误差
根据EN61131标准,必须标明模板在25°C时的基本误差和在整个工作温度范围内的操作限制值。实际上,操作限制值也是在选择和评估模板时所需要优先考虑的。“最差情况”下的参数保证模板在整个允许的工作范围内(SM331的典型范围为0°C至60°C)均不会超过某一特定的误差值。一般情况下,模板的测量精度均要优于此值。
 
例如:  
模拟量模板的量程范围:0到10V
整个温度范围的操作限制:±0.5 %
计算结果:10 V·0.5/100 = 50 mV
这意味着在整个输入范围内每个电压值其最大测量误差为±50 mV。因此实际值为3.50V 时,其测量值可能显示为3.45V与3.55V之间。这些取决于测量范围的极值,而与精度 的定义和计算公式无关。即使双极性测量范围,误差也仅与测量范围的极值有关,而不是测量范围。因此,对于测量范围为±10V的电压,操作限制为0.5 %时,其误差仍为±50mV 。 对于温度测量,情况相同。
 
例如:
PT100标准型(测量范围为-200°C至850°C)
整个温度范围的操作极限:±0.7%(定义的工作误差考虑的是整个测量范围,这意味着最大的温度值被用来计算)。
计算:850°C·0.7/100 = 5.95°C
此结果表明在整个测量范围内,每一个测量值的最大测量误差为±5.95°C。当实际温度为200°C时,显示的测量值可能在194.05°C 和205.95°C之间。 
 
温度误差
温度误差已包含在操作限制内(对于整个工作范围)。然而对于特殊的温度需要确定一个操作限制。
 
例如:
25°C 的基本误差=±0.1 %
温度误差=±0.0112 %/K
允许的最大工作温度= 60°C
操作限制=基本误差(25°C 时) + 温度误差·ΔT [ΔT 为模板最大工作温度和25°C的差值]
0.1% + 0.0112 %/K×35 = 0.492% - 得到60°C时的操作限制为0.492%。此结果计算的是最坏的情况,在一般情况下这个值要小很多。
 
线性误差
线性误差描述了实际的A/D或者D/A转换与理想情况下转换的偏差。此误差也已包含于操作限制中。技术数据中给出这一误差值,目的是便于客户考量所组态控制回路的特 性。此误差与输入域有关并表征了转换的非线性度。
 
例如:
模拟量模板的测量范围:-10至10V
线性误差:±0.01 %
计算结果:10 V×0.01 % =±1 mV - 即误差为±1 mV。
 
分辨率和精度之间的关系
为达到某一精度(操作限制)必须具备一定的分辨率。
 
例如
模拟量模板的测量范围:0至10 V
若分辨率为 8位,那么共有256个值可以被显示,根据量程的极值可得出每个值之间是39mV 或者0.4%(在溢出范围内)。
若分辨率为14位,那么共有16384个值可以被显示,根据量程的极值可得出每个值之间是0.72 mV或者0.007%(在溢出范围内)。
由此得出的百分数值同时亦为理论上“最佳情况”下的操作极限值。
 
根据以上例子(模拟量模板的测量范围:0V至10V;整个温度范围内的操作限制:±0.5 %;计算结果:10 V·0.5/100 = 50 mV;14位分辨率),对于操作限制而言,这意味着最小测量误差为±0.007% (±0.72mV),最大测量误差为±0.5 %(±50mV)。
 
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