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模擬量模塊的分辨率
模擬量模塊的分辨率指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2的n次方的比值。通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。
模擬量輸入模塊中的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量數(shù)字化，模擬量模塊的分辨率反映的是模塊測量的最小變化量，可從分辨率得到的增量值計(jì)算出測量信號的最小變化量。
如一個AI模塊測量0～10V的分辨率為13位，其中有一位是符號位，它的測量值有212=4096個增量，那么：
測量范圍0～10V由分辨率產(chǎn)生的最小變化量就是10V/4096=0.0024V，即為2.4mV。
如一個AI模塊測量0～10V的分辨率為16位，其中有一位是符號位，它的測量值有215=32768個增量，那么：
測量范圍0～10V由分辨率產(chǎn)生的最小變化量就是10V/32768=0.0003V，即為0.3mV。
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模擬量模塊的干擾頻率抑制與濾波
采用積分式測量原理的模擬量模塊，有一個參數(shù)是“干擾頻率抑制"，可選擇“干擾頻率（轉(zhuǎn)換時間）"，如“50Hz(60ms)"。干擾頻率的倒數(shù)就是通道測量的積分時間。如選擇“干擾抑制頻率為50Hz時，積分時間為20ms，設(shè)置如圖2所示。
圖2. 干擾抑制頻率設(shè)置
干擾頻率抑制功能的目的是為了抑制模擬電路中電源電壓頻率產(chǎn)生的噪聲，因此要達(dá)到良好的噪聲抑制效果，干擾頻率的選擇要與線路頻率一致，這個線路頻率就是交流電源電網(wǎng)中使用的頻率，如歐洲、亞洲及非洲的大部分國家/地區(qū)均使用的是50Hz的線路頻率，美洲的大部分國家/地區(qū)使用的是60Hz的線路頻率。
要注意的是，積分時間的大小將影響通道的轉(zhuǎn)換時間，設(shè)置的頻率越高，轉(zhuǎn)換時間越短。為了減少轉(zhuǎn)換時間而調(diào)整干擾頻率將可能產(chǎn)生額外的測量誤差。
模擬量輸入模塊還有一個參數(shù)“濾波"，可以選擇幾個濾波等級，是一種平均值濾波方式，例如無/弱/中/強(qiáng)，對應(yīng)的計(jì)算平均值的測量值的個數(shù)與模塊有關(guān)，比如1/4/16/32個測量值的平均。
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熱電偶冷端補(bǔ)償方式
熱電偶是利用不同材料的金屬在如圖3所示的測量點(diǎn)⑦和連接點(diǎn)⑤之間的溫度差產(chǎn)生的電位勢來測量測量點(diǎn)的溫度，這就需要確定連接點(diǎn)的溫度。在實(shí)際應(yīng)用中我們會通過與熱電偶相同材質(zhì)的補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端引到指*位置，即基準(zhǔn)結(jié)③，便于測量這個冷端補(bǔ)償溫度。
圖3. 熱電偶說明
這里介紹幾種常用的PLC模擬量模塊熱電偶冷端補(bǔ)償方式。
5.1 內(nèi)部基準(zhǔn)結(jié)
使用模擬量模塊中集成的傳感器測量基準(zhǔn)結(jié)溫度，如圖4所示。
要注意的是， ET200SP的熱電偶模塊采用內(nèi)部基準(zhǔn)結(jié)補(bǔ)償時要選擇A1類型的基座單元，如：6ES7193-6BP40-0DA1，這種基座單元可用于測量熱電偶連接端子的溫度。
圖4. 內(nèi)部基準(zhǔn)結(jié)示意
5.2 模塊的參考通道
這種補(bǔ)償方式是使用模塊本體自帶的熱電偶補(bǔ)償通道，通過熱敏電阻測量外部的基準(zhǔn)結(jié)溫度實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。如S7-1500的模擬量模塊6ES7 531-7KF00-0AB0有這個功能，如圖5所示。
這種補(bǔ)償方式比內(nèi)部基準(zhǔn)結(jié)的補(bǔ)償方式的補(bǔ)償精度高。
圖5. 模塊的參考通道示意
5.3 組0..3的參考通道
在ET200SP的機(jī)架中可將任何一個模擬量模塊的熱敏電阻測量通道設(shè)置為“組0..3的參考通道"，本模塊或機(jī)架中其它的熱電偶通道可設(shè)置“組0..3的參考通道"測量的溫度自動作為它的補(bǔ)償溫度，如圖6所示。
要注意的是，組態(tài)“組0..3的參考通道"的熱敏電阻通道時需要滿足下面條件：
測量類型：熱敏電阻（四線制）
測量范圍：氣候型范圍
圖6. 組0..3的參考通道示意
5.4 固定參考溫度
這種補(bǔ)償方式要將基準(zhǔn)結(jié)放置在通道所組態(tài)的固定補(bǔ)償溫度環(huán)境中，如圖7所示。
圖7. 固定參考通道示意
5.5 動態(tài)參考溫度
這種補(bǔ)償方式是在用戶程序中通過WRREC指令向模塊寫數(shù)據(jù)記錄的方式設(shè)置基準(zhǔn)結(jié)溫度。這種補(bǔ)償方式的好處是靈活，特定條件下我們可將所有模塊的熱電偶的基準(zhǔn)結(jié)設(shè)置在一個地方，而只需要一個熱敏電阻補(bǔ)償所有通道，如圖8所示。
要注意的是,這種補(bǔ)償方式要求至少每5分鐘寫一次基準(zhǔn)結(jié)溫度數(shù)據(jù)，否則模塊將報(bào)“參考通道錯誤"。
圖8. 動態(tài)參考溫度示意
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什么是過采樣
當(dāng)我們需要實(shí)現(xiàn)高時間分辨率的數(shù)據(jù)采集，但總線和/或程序循環(huán)的周期不能足夠短時，可采用模塊的過采樣功能。
過采樣的功能是基于高速型(HS)IO模塊可將一個發(fā)送時鐘細(xì)分為2 ~32時間相等的子循環(huán)，如果按S7-1500最短的發(fā)送時鐘250μs，ET200SP的DI模塊細(xì)分為最多32個子循環(huán)計(jì)算，子循環(huán)的時間能達(dá)到7.8125μs。每個子循環(huán)，輸入模塊采樣一次，輸出模塊則返回一個輸出值，而在每個發(fā)送時鐘內(nèi)CPU和接口模塊(IM)交換一次數(shù)據(jù)，如圖9所示。
圖9. 過采樣示意
過采樣使用條件：
接口模塊支持等時同步
IO模塊為HS型，支持過采樣
組態(tài)等時同步模式
組態(tài)界面以ET200SP DI 8x24VDC HS為例，如圖10所示：
圖 10. 過采樣組態(tài)
發(fā)送時鐘設(shè)置為1ms，采樣率設(shè)置為10，模塊實(shí)現(xiàn)了1ms內(nèi)采樣10次，信號達(dá)到了100μs的高時間分辨率。
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源型和漏型
在晶體管型數(shù)字量模塊的選型和接線中，通常會接觸到源型和漏型的概念，會產(chǎn)生以下疑問：
如何區(qū)分源型和漏型
源型和漏型與晶體管的NPN和PNP有什么關(guān)系
模塊的源型和漏型與信號電平是什么關(guān)系
源型和漏型是通過相對于數(shù)字量模塊電流的流向來區(qū)分的，漏型是電流流入，源型是電流流出。下面分別通過表格來說明它們的區(qū)別和關(guān)系。
7.1 數(shù)字量輸入模塊
表1展示了數(shù)字量輸入模塊的源型和漏型。
表1. 數(shù)字量輸入模塊
7.2 數(shù)字量輸出模塊
表2展示了數(shù)字量輸出模塊的源型和漏型。
表2. 數(shù)字量輸出模塊
