1、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，我們是通過對物質(zhì)的表觀性質(zhì)來了解和表述物質(zhì)的自有特性和運(yùn)動(dòng)特性。這些表觀性質(zhì)就是我們常說的質(zhì)量、溫度、速度、壓力、電壓、電流等用數(shù)學(xué)語言表述的物理量，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)的檢測儀器可以直接顯示被測量的物理量，其中也包括機(jī)械式的電動(dòng)儀表。

2、標(biāo)準(zhǔn)信號

在電動(dòng)傳感器時(shí)代，中央控制成為可能，這就需要檢測信號的遠(yuǎn)距離傳送。但是紛繁復(fù)雜的物理量信號直接傳送會(huì)大大降低儀表的適用性。而且大多傳感器屬于弱信號型，遠(yuǎn)距離傳送很容易出現(xiàn)衰減、干擾的問題。因此才出現(xiàn)了二次變送器和標(biāo)準(zhǔn)的電傳送信號。二次變送器的作用就是將傳感器的信號放大成為符合工業(yè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的電信號，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得最多的是4－20mA）。而變送器通過對放大器電路的零點(diǎn)遷移以及增益調(diào)整，可以將標(biāo)準(zhǔn)信號準(zhǔn)確的對應(yīng)于物理量的被檢測范圍，如0－100℃或-10－100℃等等。這是用硬件電路對物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。中央控制室的儀表將這些電信號驅(qū)動(dòng)機(jī)械式的電壓表、電流表就能顯示被測的物理量。對于不同的量程范圍，只要更換指針后面的刻度盤就可以了。更換刻度盤不會(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)模化生產(chǎn)帶來的無可限量的好處。

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)的方式對標(biāo)準(zhǔn)信號進(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)在的電腦對這些運(yùn)算是易如反掌。

4、信號變換中的數(shù)學(xué)問題

信號的變換需要經(jīng)過以下過程：物理量－傳感器信號－標(biāo)準(zhǔn)電信號－A/D轉(zhuǎn)換－數(shù)值顯示。

聲明：為簡單起見，我們在此討論的是線性的信號變換。同時(shí)略過傳感器的信號變換過程。 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)電信號是B0－Bm，實(shí)時(shí)電信號為Y；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值為C0-Cm，實(shí)時(shí)數(shù)值為Z。

如此，B0對應(yīng)于A0，Bm對應(yīng)于Am，Y對應(yīng)于X，及Y=f(X)。由于是線性關(guān)系，得出方程式為Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是線性關(guān)系，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)方程Z=f(X)可以表示為Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆變換的數(shù)學(xué)方程為X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中計(jì)算出來的X就可以在顯示器上直接表達(dá)為被檢測的物理量。

5、PLC中逆變換的計(jì)算方法

以S7-200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=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。 例如某溫度傳感器和變送器檢測的是-10－60℃，用上述的方程表達(dá)為 X=70*(Z-6400)/25600-10。經(jīng)過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S7-200中，(Z-6400)/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測值輸入端。PID指令輸出的也是0－1.0的實(shí)數(shù)，通過前面的計(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，程序的編寫則因人、因事而異。但是萬變不離其衷。如果大家感興趣，我可以給出自己編寫的程序供大家參考，同時(shí)也希望各位網(wǎng)友不吝賜教、互相交流。

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1：Invensys Foxboro（福克斯波羅）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM（現(xiàn)場輸入/輸出模塊）順序控制、梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、輸入/輸出信號處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。

2：Invensys Triconex: 冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余（TMR）結(jié)構(gòu)的最現(xiàn)代化的容錯(cuò)控制器。

3：Westinghouse（西屋）： OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、WEStation系統(tǒng)備件。

4：Rockwell Allen-Bradley: Reliance瑞恩、SLC500/1747/1746、MicroLogix/1761/1763/1762/1766/1764、
CompactLogix/1769/1768、Logix5000/1756/1789/1794/1760/1788、PLC-5/1771/1785等。

5：Schneider Modicon（施耐德莫迪康）：Quantum 140系列處理器、控制卡、電源模塊等。

6：ABB：工業(yè)機(jī)器人備件DSQC系列、Bailey INFI 90等。

7：Siemens(西門子)：Siemens MOORE， Siemens Simatic C1，Siemens數(shù)控系統(tǒng)等。

8：Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。

9：XYCOM：I/O 、VME板和處理器等。

10：GE FANUC(GE發(fā)那科)：模塊、卡件、驅(qū)動(dòng)器等各類備件。

11：Yaskawa（安川）：伺服控制器、伺服馬達(dá)、伺服驅(qū)動(dòng)器。

12：Bosch Rexroth（博世力士樂）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)模塊等。

13：Woodward（伍德沃德）：SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。

14:工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)備件。

15： 英維斯(TRICONEX):TRICON DCS的系列，如：3805E

另外還有 雅馬哈(YAMAHA), 貝加萊(B&R)， 歐姆龍(OMRON), KEBA， 安川(YASKAWA) 等品牌的停產(chǎn)備件。

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Granville-Phillips Catalog #275 Convectron Gauge

Sensor GRANVILLE-PHILLIPS 390503-3-YG-T Novellus 27-290956-00 MICRO-ION ATM MODU

Granville-Phillips 275-905-EU, Mini-Convectron, Gauge, AMAT 3310-01168, 406600

Granville-Phillips 275-807-EU, Mini-Convectron, 406601

Granville-Phillips Brooks Automation 354009-YF-T Rev 6 with 30 day warranty

GRANVILLE PHILLIPS Pressure Transducer 20354017

GRANVILLE PHILLIPS Pressure Transducer 20343039-EU

Gauge GRANVILLE-PHILLIPS 275116 Model 275 Convectron gauge Analog

Granville-Phillips 275116 275 Convectron Vacuum Gauge and Sensor Set 275203

Granville-Philips Company 275 Analog Convectron Gauge Controller 275116, WORKING

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Granville-Phillips 216 Pressure/Flow Controller

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Granville-Phillips 392026-YG-T Micro-Ion Plus Vacuum Gauge Mfg:2012

Granville-Phillips 307130 Vacuum Gauge Controller 307 Cover Damage Working

Granville-Phillips 330001 Ionization Gauge Controller Model 330 Working

Granville-Phillips 330018 Ionization Gauge Controller Model 330 Working

Granville-Phillips 20347057 Stabil-Ion Gauge Module Rev. 00 Working

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Granville-Phillips 275821 Differential Output Amplifier Lot of 4 Working

Granville-Phillips 375001-00-T, N2, Series 375, Convectron 402740

Granville-Phillips 330001 Ionization Gauge Controller Model 330 Working

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GRANVILLE PHILLIPS 275 MINI-CONVECTRON GAUGE 275905-EU [3UNITS]

Granville-Phillips 307001 Vacuum Gauge Controller

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Granville Phillips 307 307001 Vacuum Gauge Controller SN 15375

Granville Phillips 307 307501-A1B-T1 Vacuum Gauge Controller S/N 307B462

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Granville-Phillips Convectron Vacuum Gauge Controller 375001-0A-T

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Granville Phillips 356006-YK Replacement Gauge for Micro-Ion-Plus Module Sealed!

GRANVILLE-PHILLIPS 354 MICRO-ION MODULE 354001-YH-P

GRANVILLE PHILLIPS 352001 STABIL-ION GAUGE CONTROLLER

Applied Materials AMAT Granville Phillips Vacuum Gauge, 2025-500, 3310-01111

Granville Phillips 303040-25, Dual Convectron Cable, 25 feet

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Granville-Phillips 307005/06 Model: 01 Serial No: 3618 3AG .250VAC Vaccuum Guage

MKS Granville-Phillips 356 DeviceNet Micro-Ion Plus Vacuum Gauge

Granville-Phillips 275806-EU Mini Convetron Module Reseller Lot of 7

Granville-Phillips Model 00 Catalog 316038 - Vacuum Gauge Controller

Granville-Phillips Micro-Ion Gauge Catalog # 014227

Granville-Phillips? Series 340 Vacuum Measurement Controller

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Gauge Convestion KF-25275 Mini Convectron Granville Philips 275816 (NEW)

Granville-Phillips 354 Micron-Ion Gauge, Vacuum Module with Analog Output

Granville-Phillips 316 GP 316, Catalog 316001, Vacuum Gauge Controller, 328503

Granville-Phillips Cat. No. 307005/06 Vacuum Controller - #1

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Granville-Phillips Cat. No. 307005/06 Vacuum Controller - #3

Granville Phillips 307 Vacuum Gauge Controller Catalog No. 307001 Model 01 - #1

GRANVILLE-PHILLIPS 275855-EU SERIES 275 MINI-CONVECTRON VACUUM GAUGE NEW

Granville Phillips 330001 00 330 Ionization Gauge Controller Control + Free SH

Granville-Phillips Company 275094 Thermocouple Gauge Controller

Granville-Phillips Micro Ion Gauge 20354017

Granville Phillips 20347057 Stabil-Ion Gauge Rev. 00

Granville Phillips 275262 Vacuum Convectron Gauge 275 Lot of 5

GRANVILLE PHILLIPS CO 390611-2-YK-T NSPP 3906112YKT

GRANVILLE PHILLIPS CO 375001-0AT USPP 3750010AT

GRANVILLE PHILLIPS 316 Vacuum Gauge Controller

Granville Phillips 303040-10, Dual Convectron Cable, 10 feet

Granville-Phillips 275116 Vacuum 275 Convectron Gauge N2 Working

Granville-Phillips 275 Differential Output Amplifier Lot of 5 working

Granville-Phillips 390766-3-YG-T Micro-Ion ATM Module Working

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Granville-Phillips Company 275 Digital Convectron Gauge CAT. 2750987 N.O.S.

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