西门子PLC模块6ES7421-1BL01-0AA0

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假如当前信号线上的电流等于5mA，那么它表达了一个什么样的含义呢？这“5mA”的信号是怎样被转换成温度或压力的值的呢？我们知道现代的微电子计算机都是基于冯·诺依曼的二进制理论，它只能处理0和1组成的数字量的信号，CPU是无法理解“5mA”表示的含义的。模拟量的信号在被CPU处理之前，都要先转换成数字量，这就常说的模数转换。

模数转换也称为A/D转换，由专门的模数转换器完成。总体来说，模数转换器包括两个部分，即模拟部分和数字部分，模拟部分主要包括采样器和调节器，采样后的信号经过调制器，然后输出一位一位的数据位流；数字部分是一个数字滤波器，它对模拟部分输出的数字流进行除噪处理，滤除大部分的量化噪声，终得到转换后的数字量结果。

听起来有点抽象，对于模数转换，我们不探究太多的细节，先弄清楚几个与模拟量模块型号选择有关的概念。

① 分辨率：是指将满量程的信号分成N等份，每一份所表示的大小。N越大，分辨率就越高，转换后的数字量就越接近实际模拟量。比如S7-1200的模拟量输入模块SM 1231 AI 4×13bit，名称中的“13bit”表示“12bit”的分辨率+“1bit”的符号位。“12bit”的分辨率表示把满量程信号分成2的12次方（4096）等份；比如满量程信号为温度100℃，那么每一份等于100℃/4096=

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0.0244℃，表示该模拟量模块能检测到的小温度变化是0.0244℃。如果我们选择“8bit”的模块，它表示把满量程信号分成2的8次方（256）等份；仍以满量程信号为温度100℃为例，则每一份等于100℃/256=0.39℃，所以“8bit”的模块能检测到的小温度变化为0.39℃，显然它的分辨率比12bit的要小很多，对测量信号的变化的敏感度要低。可编程控制器是工业控制领域中自动化技术发展的产物。众所周知，工业生产过程中存在大量顺序控制和安全互锁逻辑控制，在20世纪60年代之前，这些功能是通过气动或电气控制系统实现的，相应的控制系统主要由继电器和计数器等构成。这种系统的主要缺点是体积大，接线复杂和可靠性差，特别是系统适应性差，不易维护和更改。上述缺点不但增加了生产成本，而且严重制约生产效率的进一步提高。为解决这一问题，美国通用汽车公司（GM）提出要设计一种新的系统来代替继电器系统，并于1968年向社会公开招标，同时给出了10条招标指标，即“通用十条”：

（1）编程方便，可现场修改和调试程序；

（2）维护方便，采用模块化结构；美国电器制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把它正式命名为可编程控制器（Programmable Controller，PC），但是为了与个人计算机（Personal Computer，PC）相区别，仍将可编程控制器简称为PLC。