CN104052486B - 用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法，所述模拟输出模块被配置为将从MPU（微处理器）输出的数字信号转换成模拟信号并且输出转换后的模拟信号，所述方法包括：通过MPU输出数字信号值至模拟输出模块；通过测量由模拟输出模块在接收和转换数字信号值后所输出的模拟信号值，并且通过将所测量的模拟信号值输入由MPU预设的偏移增益反函数来计算偏移增益；以及将模拟输出模块的偏移增益设定为计算得到的偏移增益。

Description

用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法

技术领域

本公开的示例性方案涉及一种用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法，其配置为通过将从PLC（可编程逻辑控制器）中的MPU（微处理器）输出的数字信号变换为模拟信号而精确地设定被输出至外部负载设备的模拟输出模块的偏移增益。

背景技术

由于成熟的技术，伴随着自动化领域的技术发展，已经出现了多种类型的用于工厂自动化的装置。特别地，PLC（可编程逻辑控制器）系统是被配置为控制工厂中各种类型的装备、机器以及生产过程的用于工厂自动化的核心元件以及是被配置为满足对于工厂自动化的各种要求的有效手段。

PLC系统通过数字或模拟输入/输出模块，使用可编程存储器来实施诸如逻辑、序列、计时、计数以及计算的各种功能。PLC系统安装有用于控制的模拟输出模块，模拟输出模块连接至响应于模拟信号运行的外部负载设备。模拟输出模块的功能是将从MPU（微处理器）输出的数字信号转换成模拟信号，并且将转换后的模拟信号输出至外部负载设备。

为了精确地控制用于模拟输出模块的外部负载设备，模拟输出模块必须精确地设定用于校准模拟输出模块的固有误差的偏移增益。为此，常规的PLC系统采用通过由操作者根据由模拟输出模块输出的模拟信号的值预期偏移增益来输入各种输出范围的偏移增益的方法。

图1是示出了通常的模拟输出模块的配置的框图，其中附图标记100是MPU（微处理器）。MPU100起产生用于控制外部负载设备（未显示）的操作的数字信号的作用。

由MPU100产生的数字信号通过被输入至具有多个通道的多个模拟输出单元110而被转换成模拟信号，其中转换后的模拟信号被传送到外部负载设备以使负载设备运行。多个模拟输出单元110中的每一个可以包括光电耦合器112、DAC（数字模拟转换器）114、电压放大器116以及电流放大器118。

光电耦合器112在与MPU100隔离的状态下，接收由MPU100输出的数字信号，其中所接收的数字信号通过DAC114被转换成模拟信号。由DAC114转换的模拟信号通过电压放大器116或电流放大器118放大且被传送至外部负载设备。

也就是，由DAC114转换后的模拟电压信号通过电压放大器116放大以便被传送至外部负载设备，并且由DAC114转换后的模拟电流信号通过电流放大器放118放大以便被传送至外部负载设备。

图2是示出了根据现有技术的偏移增益的设定操作的信号流程图。参照图2，MPU100首先确定模拟输出模块是否处于设定偏移增益的模式（S200）。作为确定的结果，如果确定模拟输出模块处于设定偏移增益的模式，则MPU100从具有多个通道的多个模拟输出模块110中选择用于设定偏移增益的模拟输出模块110（S202）。

如果选择了一个用于设定偏移增益的模拟输出模块110，则MPU100执行装在相应通道的模拟输出模块110上的DAC114的初始化操作（S204）。

此外，MPU100通过利用在用于设定偏移增益的相应通道的模拟输出模块110上设定的值和当前设定在相应通道的模拟输出模块110上的偏移增益，来计算待输出到相应通道的模拟输出模块110的数字信号的值（S206）。

如果计算出数字信号的值，则MPU100将计算出的数字信号的值输出至相应通道的模拟输出模块110（S208）。

由MPU100输出的数字信号通过装在模拟输出模块110上的光电耦合器112而被隔离和接收。此外，由光电耦合器112接收的数字信号通过DAC114转换成模拟信号，并且分别通过电压放大器116和电流放大器118被放大电压和放大电流后输出。

在这种情况下，操作者使用仪表来测量由电压放大器116和电流放大器118输出的模拟信号的值（S210），并且确定所测量的模拟信号的值是否满足误差范围内的值（S212）。

作为确定的结果，如果确定所测量的模拟信号的值不能满足误差范围内的值，则操作者通过利用所测量的模拟信号的值来预测偏移增益，并且所预测的偏移增益通过例如梯形图程序来输入和设定（S214）。

在这种情况下，MPU100返回到S206利用在相应通道的模拟输出模块110上设定的值和新设定在相应通道的模拟输出模块110上的偏移增益来计算数字信号的值并且输出计算得到的值，其中操作者使用仪表来测量模拟信号的值并且确定该值是否满足在误差范围内的条件，并且如果该值未能满足误差范围内的条件，则预测和设定偏移增益，其中偏移增益的预测和设定操作是重复的。

然而，有可能的是，由于操作者错误输入偏移增益，使得利用由模拟输出模块110输出的模拟信号的值来预测和设定偏移增益的操作经常被重复，从而增加了设定偏移增益的操作时间以及不利地降低了所设定偏移增益的精确度。

发明内容

本公开的示例性方案是为了实质上解决至少以上的问题和/或缺陷以及提供至少以下提到的有益效果。因而，本公开涉及提供一种用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法，其被配置为通过利用偏移增益反函数自动设定偏移增益来防止操作者的预测误差，减少用于设定偏移增益的操作时间，和提高由模拟信号操作的外部负载设备的控制性能和稳定性。

由本公开所解决的技术问题并不限于上述描述，并且本领域的技术人员将会从下文的描述中清楚地了解目前尚未提及的任何其他技术问题。

在本发明的一个总体方案中，提供了一种用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法，所述模拟输出模块被配置为将从MPU（微处理器）输出的数字信号转换成模拟信号并且输出转换后的模拟信号，所述方法包括：

通过MPU输出数字信号值至模拟输出模块；

通过测量由模拟输出模块在接收和转换数字信号值后输出的模拟信号值，并且通过将所测量的模拟信号值输入由MPU预设的偏移增益反函数来计算偏移增益；以及

将模拟输出模块的偏移增益设定为计算得到的偏移增益。

优选地，但非必须地，输出数字信号值的步骤可以包括当MPU将设定计算得到的偏移增益确定为偏移增益设定模式时，输出数字信号值至模拟输出模块。

优选地，但非必须地，模拟输出模块可以包括多个通道，其中输出数字信号值的步骤包括，通过从具有多个通道的多个模拟输出模块中选择一个通道的一个模拟输出模块来输出数字信号值至所选择的模拟输出模块之一。

优选地，但非必须地，可以通过利用在模拟输出模块上设定的设定值和当前设定的偏移增益来计算数字信号值。

优选地，但非必须地，计算偏移增益的步骤可以包括利用下面的等式1和等式2来计算电压偏移增益和电流偏移增益：

[等式1]

[等式2]

其中，F_v(m)是电压偏移增益，F_c(m)是电流偏移增益，m是由仪表所测量的模拟信号的试验值(单位μV或μA)，n是DAC的分辨率（总位数），S_v是标准的偏移增益电压，S_c是标准的偏移增益电流，R_v是模拟电压信号的输出范围，且R_c是模拟电流信号的输出范围。

优选地，但非必须地，计算偏移增益的步骤可以包括：通过利用连接至MPU和模拟输出模块的电压放大器和电流放大器的仪表来测量模拟信号值；并且输入所测量的模拟信号值至MPU。

在根据用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法的有益效果中，利用偏移增益反函数能够自动地计算模拟输出模块的偏移增益，并且所计算得到的偏移增益被设定为模拟输出模块的偏移增益，由此，利用模拟输出模块的偏移增益能够简单地设定偏移增益而无需操作者的逐个的手动操作，并且能够减少偏移增益的设定时间。

附图说明

现在，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例，其中在一些附图的说明中，相似的附图标记将被分配给相似的元件。

图1是示出了通常的模拟输出模块的配置的框图。

图2是示出了根据现有技术的偏移增益的设定操作的信号流程图。

图3是示出了根据本公开的偏移增益的设定操作的信号流程图。

具体实施方式

参照附图，仅仅通过示例的方式在此描述本公开。为了提供被认为是本公开的原理和概念方面的最有用和最易懂的描述而提出本公开。在这点上，本发明没有试图示出比基本理解本公开所必需的细节要更多的结构细节，并且结合附图进行了说明，使得对于本领域的技术人员来说如何可以在实践中实现本发明的几种形式是显而易见的。

图3是示出了根据本公开的偏移增益的设定操作的信号流程图，并且在下文中，将参照示出了模拟输出模块的配置的图1和图2来描述用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法。

参照图1和图2，MPU100确定模拟输出模块是否处于设定偏移增益的偏移增益设定模式（S300）。作为确定的结果，如果确定模拟输出模块处于偏移增益设定模式，则MPU100从多个通道的模拟输出模块中选择被配置为设定偏移增益的一个通道的一个模拟输出模块110（S302）。

当选择了被配置为输出模拟信号的一个通道的一个模拟输出模块110时，MPU100执行装在相应通道的模拟输出模块110上的DAC114的初始化操作（S304）。

MPU100通过利用在用于设定偏移增益的相应通道的模拟输出模块110上设定的设定值和当前设定在相应通道的模拟输出模块110上的偏移增益来计算待输出至相应通道的模拟输出模块110的数字信号的值（S306）。

当计算出数字信号的值时，MPU100输出所计算出的数字信号的值至相应通道的模拟输出模块110（S308）。

在这种情况下，从电压放大器116和电流放大器118输出的模拟信号的值通过仪表进行测量（S310），并且通过仪表所测量的模拟信号的值被输入至MPU100（S312）。

此时，操作者可以手动地执行测量模拟信号的值的操作和输入所测量的模拟信号的值的操作。

此外，可以自动执行测量模拟信号的值的操作和输入所测量的模拟信号的值的操作，其中可以将仪表连接至MPU100、电压放大器116和电流放大器118，可以通过仪表测量由电压放大器116和电流放大器118输出的模拟信号的值，并且可以将所测量的模拟信号的值输入至MPU100。

当由电压放大器116和电流放大器118输出的模拟信号的值被输入至MPU100时，MPU100通过实施偏移增益反函数来计算偏移增益（S314）。

此时，可以通过利用例如等式1的用于反向地计算模拟电压信号的输出范围内的偏移增益的偏移增益电压反函数和例如等式2的用于反向地计算模拟电流信号的输出范围内的偏移增益的偏移增益电流反函数来计算偏移增益。

等式1

等式2

其中，F_v(m)是电压偏移增益，F_c(m)是电流偏移增益，m是由仪表所测量的模拟信号的试验值(单位μV或μA)，n是DAC的分辨率（总位数），S_v是标准的偏移增益电压，S_c是标准的偏移增益电流，R_v是模拟电压信号的输出范围，并且R_c是模拟电流信号的输出范围。

当通过利用等式1和等式2来计算电压偏移增益和电流偏移增益时，MPU100存储并设定所计算得到的电压偏移增益和电流偏移增益（S316），从而完成设定偏移增益的操作。

虽然已经参照其数个示范实施例描述了一些示例性实施例，但应该理解的是，本领域的技术人员可以设想出将落在在本公开原理的精神和范围内的许多其他的修改例和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附的权利要求书的范围内可以对主题组合布置的组成部件和/或布置作出各种变化和修改。

Claims (5)

1.一种用于设定模拟输出模块的偏移增益的方法，所述模拟输出模块被配置为将从微处理器输出的数字信号转换成模拟信号并输出转换后的模拟信号，所述方法包括：

通过微处理器输出数字信号值至所述模拟输出模块；

通过测量由所述模拟输出模块在接收和转换所述数字信号值后输出的模拟信号值并且通过将所测量的模拟信号值输入由所述微处理器预设的偏移增益反函数来计算偏移增益；以及

将所述模拟输出模块的偏移增益设定为计算得到的偏移增益，

其中，所述微处理器确定所述模拟输出模块是否处于用于设定偏移增益的偏移增益设定模式，且输出数字信号值的步骤包括当所述微处理器确定所述模拟输出模块处于所述偏移增益设定模式时，输出数字信号值至所述模拟输出模块。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述模拟输出模块包括多个通道，其中，输出数字信号值的步骤包括，通过从具有多个通道的多个模拟输出模块中选择一个通道的一个模拟输出模块来输出数字信号值至所选择的模拟输出模块之一。

3.如权利要求1所述的方法，其中，通过利用在所述模拟输出模块上设定的设定值和当前设定的偏移增益来计算所述数字信号值。

4.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述偏移增益的步骤包括利用下面的等式1和等式2来计算电压偏移增益和电流偏移增益：

[等式1]

$F_v\left(m\right)=2^{(n-1)}-(m-S_v)\×\left(\frac{2^n-1}{2\×R_v\×{10}^3}\right)$

[等式2]

$F_c\left(m\right)=2^{(n-1)}-(m-S_c)\×\left(\frac{2^n-1}{2\×R_c\×{10}^3}\right)$

其中，F_v(m)是电压偏移增益，F_c(m)是电流偏移增益，m是由仪表所测量的模拟信号的试验值(单位μV或μA)，n是DAC的分辨率(总位数)，S_v是标准的偏移增益电压，S_c是标准的偏移增益电流，R_v是模拟电压信号的输出范围，并且R_c是模拟电流信号的输出范围。

5.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述偏移增益的步骤包括：通过利用连接至所述微处理器和所述模拟输出模块的电压放大器和电流放大器的仪表来测量模拟信号值；并且输入所测量的模拟信号值至所述微处理器。