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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。n
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。n
例如: n
- 模拟量模板的量程范围:0 到 10 Vn
- 整个温度范围的操作限制:±0.5 %n
- 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 ±10 V 的电压,操作限制为 0.5 % 时,其误差仍为 ±50 mV 。 对于温度测量,情况相同。n
例如:
- PT100 标准型(测量范围为 -200°C至 850°C)n
- 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)。n
- 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:
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25 °C 的基本误差= ±0.1 %
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温度误差 = ±0.0112 %/K
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允许的最大工作温度 = 60 °C
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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]
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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 10 V
- 线性误差:±0.01 %
- 计算结果:10 V × 0.01 % = ±1 mV - 即误差为 ±1 mV。
图01
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 39 mV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:0 V至 10 V;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)。
注意
更多信息参考手册:
- "S7-300 自动化系统 S7-300 模块数据,5.1 章节"& nbsp;,S7-300 模拟量模板。
- "S7-400自动化系统 S7-400 模块数据,5.1 章节"& nbsp;,S7-400 模拟量模板。
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