縮放值：線性？那你知道工控里的非線性變化嗎

縮放值具有廣泛的應(yīng)用，有助于將輸出值與其實(shí)際應(yīng)用相匹配。大多數(shù)縮放是線性的，但許多現(xiàn)實(shí)世界的變化并不是那么簡(jiǎn)單。

計(jì)算機(jī)不像我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中那樣理解數(shù)字。我們周圍的大多數(shù)變量，例如溫度、壓力和距離，都可以用度、米或Pa等常用單位輕松理解。當(dāng)我們嘗試通過(guò)使用傳感器將這些值輸入數(shù)字系統(tǒng)時(shí)，必須將來(lái)自傳感器的值轉(zhuǎn)換或縮放為有用的可讀值。

縮放值

在幾乎所有的編程應(yīng)用程序中，都有創(chuàng)建函數(shù)來(lái)縮放值的方法?？s放值具有廣泛的應(yīng)用，有助于將輸出值（如HMI 上的數(shù)字顯示，或傳輸?shù)皆?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%AD%98%E5%82%A8/">數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）與其實(shí)際應(yīng)用相匹配。PLC 通常有自己的編程塊，用于縮放輸入或輸出的值。

圖 1.模擬輸出 (4-20 mA) 溫度傳感器。圖片由Automation Direct提供

大多數(shù)函數(shù)都涉及線性縮放，通常遵循 y=mx+b 形式的斜率方程。還有其他不太常見的非線性縮放函數(shù)能夠創(chuàng)建適合非線性應(yīng)用的值。為了更好地理解非線性函數(shù)的應(yīng)用，本文將首先簡(jiǎn)要概述線性縮放，然后再探討非線性值縮放的應(yīng)用和功能。

線性縮放函數(shù)

在PLC 控制系統(tǒng)中的線性縮放環(huán)境中，通常具有要插入梯形邏輯程序的縮放命令塊。這些編程塊具有高和低輸入以及高和低輸出。許多 PLC 還具有使用書面函數(shù)（結(jié)構(gòu)化文本）的能力，其中輸出是通過(guò)程序員專門編寫的方程式計(jì)算的。

自動(dòng)化單元通常有許多不同的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)單元內(nèi)的變化。這些傳感器將輸出發(fā)送到 PLC 或機(jī)器人以用于單元的過(guò)程。模擬傳感器的信號(hào)可以作為電壓或電流范圍發(fā)送。由于此類傳感器的輸出通常是線性的，因此線性縮放方法將用于調(diào)整控制器中使用的值。

在罐液位測(cè)量中可以看到線性縮放場(chǎng)景的一個(gè)示例。如果罐具有完全垂直的側(cè)面，則罐中液體的高度與罐中液體的體積呈線性關(guān)系。激光距離傳感器可用于檢測(cè)罐中的液位。如果激光從罐頂指向液體，那么傳感器將向控制單元（機(jī)器人或 PLC）輸出一組線性值。然后，控制單元獲取這些輸出值并對(duì)其進(jìn)行縮放以供系統(tǒng)使用。

圖 2.模擬輸出（電壓/電流）激光距離傳感器。圖片由SICK提供

如果罐滿時(shí)傳感器輸出 4 mA，則可以在程序中分配一個(gè)反映該信息的值。當(dāng)水箱為空時(shí)，傳感器將輸出高于 4 mA 的值，因?yàn)榧す鈱母h(yuǎn)的地方反射。如果空罐的輸出值恰好是 10 mA，則可以分配該輸出值以顯示罐是空的。分配高值和低值后，控制程序現(xiàn)在可以在該范圍內(nèi)的任何位置接收到信號(hào)時(shí)適當(dāng)?shù)乜s放值。如果傳感器輸出 7 mA，PLC 將計(jì)算出一個(gè)值，顯示油箱現(xiàn)在是半滿的。

非線性縮放函數(shù)

指數(shù)類型

在某些情況下，需要對(duì)一組線性輸出值進(jìn)行非線性縮放。這種類型的非線性縮放有很多原因?？紤]錐形罐而不是圓柱體中的液體體積?；诟叨鹊腻F形罐的體積表示為指數(shù)方程。

使用前面的例子，一個(gè)液體的容器可以改變，如果我們可以理解我們的場(chǎng)景參數(shù)，可以讓我們更好地測(cè)量場(chǎng)景中的變量相同，激光傳感器，用于存儲(chǔ)當(dāng)罐中的液位時(shí)，傳感器發(fā)送10毫安的輸出。，水箱的高度是一樣的，但是豐富的高度而變化。

圖3模擬輸出（4-20毫安）壓力傳感器。圖片使用由易福門公司

為了正確輸出地油箱，PLC/機(jī)器人必須以儲(chǔ)量的方式，以假的方式縮放。用函數(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)合適的值和中間值之間以得到一個(gè)合適的值。這也體現(xiàn)了高級(jí)文本編程相同的好處。

在可調(diào)節(jié)邏輯中，線性和PLC的線性函數(shù)是常見的，但更常見的。對(duì)于這種情況，設(shè)計(jì)者可以進(jìn)行STL（直觀文本）編程，最適合這種情況的選擇模型。

對(duì)數(shù)

當(dāng)不同大小不同的數(shù)值需要一起縮放時(shí)，可以在不同的情況下使用對(duì)數(shù)值縮放的方法，允許數(shù)值大小在不同的數(shù)值范圍內(nèi)調(diào)整不同的數(shù)值大小。一個(gè)預(yù)計(jì)操作，具有不同生產(chǎn)顯示值的基準(zhǔn)，需要為其中一個(gè)操作員與員工顯示并顯示使用系統(tǒng)來(lái)決定一起工作的三個(gè)操作。輸出值分別為10010000和1000000。

圖4模擬值可以在儀表上顯示，但必須在轉(zhuǎn)換為數(shù)字量時(shí)進(jìn)行縮放。圖片使用由坎瓦

如果這三個(gè)值之間可以用一個(gè)正常的比例來(lái)繪制，他們將非常重視當(dāng)?shù)氐男畔?，在真正的地方得到正確組合在屏幕的底部最底部。使用10縮放的輸入，可以更容易地管理10基值的數(shù)值為基數(shù)。操作數(shù)，能夠?qū)⒑线m的信息傳遞給員工使用。但可以對(duì)數(shù)字和輸出的代碼進(jìn)行操作，方法與前面的功能相同。

摘要

有多種不同類型的輸入與不同類型的PLC輸入相匹配。但對(duì)于不同幅度的情況，提供的應(yīng)用程序很簡(jiǎn)單，通常我們可以簡(jiǎn)單地應(yīng)用，那么應(yīng)用場(chǎng)景中的實(shí)例中可以不那么應(yīng)用兩個(gè)幅度的實(shí)際情況。

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