用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的方法
【專利摘要】本公開提出了一種用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的方法，所述模擬輸出模塊被配置為將從MPU（微處理器）輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并且輸出轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)，所述方法包括：通過(guò)MPU輸出數(shù)字信號(hào)值至模擬輸出模塊；通過(guò)測(cè)量由模擬輸出模塊在接收和轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)值后所輸出的模擬信號(hào)值，并且通過(guò)將所測(cè)量的模擬信號(hào)值輸入由MPU預(yù)設(shè)的偏移增益反函數(shù)來(lái)計(jì)算偏移增益；以及將模擬輸出模塊的偏移增益設(shè)定為計(jì)算得到的偏移增益。
【專利說(shuō)明】用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開的示例性方案涉及一種用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的方法，其配置 為通過(guò)將從PLC (可編程邏輯控制器）中的MPU (微處理器）輸出的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信 號(hào)而精確地設(shè)定被輸出至外部負(fù)載設(shè)備的模擬輸出模塊的偏移增益。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于成熟的技術(shù)，伴隨著自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了多種類型的用于工 廠自動(dòng)化的裝置。特別地，PLC (可編程邏輯控制器）系統(tǒng)是被配置為控制工廠中各種類型 的裝備、機(jī)器以及生產(chǎn)過(guò)程的用于工廠自動(dòng)化的核心元件以及是被配置為滿足對(duì)于工廠自 動(dòng)化的各種要求的有效手段。
[0003] PLC系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字或模擬輸入/輸出模塊，使用可編程存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)施諸如邏輯、序 列、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)以及計(jì)算的各種功能。PLC系統(tǒng)安裝有用于控制的模擬輸出模塊，模擬輸出模 塊連接至響應(yīng)于模擬信號(hào)運(yùn)行的外部負(fù)載設(shè)備。模擬輸出模塊的功能是將從MPU (微處理 器）輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并且將轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)輸出至外部負(fù)載設(shè)備。
[0004] 為了精確地控制用于模擬輸出模塊的外部負(fù)載設(shè)備，模擬輸出模塊必須精確地設(shè) 定用于校準(zhǔn)模擬輸出模塊的固有誤差的偏移增益。為此，常規(guī)的PLC系統(tǒng)采用通過(guò)由操作 者根據(jù)由模擬輸出模塊輸出的模擬信號(hào)的值預(yù)期偏移增益來(lái)輸入各種輸出范圍的偏移增 益的方法。
[0005] 圖1是示出了通常的模擬輸出模塊的配置的框圖，其中附圖標(biāo)記100是MPU(微處 理器)。MPU100起產(chǎn)生用于控制外部負(fù)載設(shè)備(未顯示）的操作的數(shù)字信號(hào)的作用。
[0006] 由MPU100產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)通過(guò)被輸入至具有多個(gè)通道的多個(gè)模擬輸出單元110 而被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，其中轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)被傳送到外部負(fù)載設(shè)備以使負(fù)載設(shè)備運(yùn)行。 多個(gè)模擬輸出單元110中的每一個(gè)可以包括光電耦合器112、DAC (數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器）114、 電壓放大器116以及電流放大器118。
[0007] 光電耦合器112在與MPU100隔離的狀態(tài)下，接收由MPU100輸出的數(shù)字信號(hào)，其中 所接收的數(shù)字信號(hào)通過(guò)DAC114被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。由DAC114轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)通過(guò)電壓放 大器116或電流放大器118放大且被傳送至外部負(fù)載設(shè)備。
[0008] 也就是，由DAC114轉(zhuǎn)換后的模擬電壓信號(hào)通過(guò)電壓放大器116放大以便被傳送至 外部負(fù)載設(shè)備，并且由DAC114轉(zhuǎn)換后的模擬電流信號(hào)通過(guò)電流放大器放118放大以便被傳 送至外部負(fù)載設(shè)備。
[0009] 圖2是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的偏移增益的設(shè)定操作的信號(hào)流程圖。參照?qǐng)D2， MPU100首先確定模擬輸出模塊是否處于設(shè)定偏移增益的模式（S200)。作為確定的結(jié)果，如 果確定模擬輸出模塊處于設(shè)定偏移增益的模式，則MPU100從具有多個(gè)通道的多個(gè)模擬輸 出模塊110中選擇用于設(shè)定偏移增益的模擬輸出模塊110 (S202)。
[0010] 如果選擇了一個(gè)用于設(shè)定偏移增益的模擬輸出模塊110,則MPU100執(zhí)行裝在相應(yīng) 通道的模擬輸出模塊110上的DAC114的初始化操作（S204)。
[0011] 此外，MPU100通過(guò)利用在用于設(shè)定偏移增益的相應(yīng)通道的模擬輸出模塊110上設(shè) 定的值和當(dāng)前設(shè)定在相應(yīng)通道的模擬輸出模塊110上的偏移增益，來(lái)計(jì)算待輸出到相應(yīng)通 道的模擬輸出模塊110的數(shù)字信號(hào)的值（S206)。
[0012] 如果計(jì)算出數(shù)字信號(hào)的值，則MPU100將計(jì)算出的數(shù)字信號(hào)的值輸出至相應(yīng)通道 的模擬輸出模塊110 (S208)。
[0013] 由MPU100輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)裝在模擬輸出模塊110上的光電耦合器112而被 隔離和接收。此外，由光電耦合器112接收的數(shù)字信號(hào)通過(guò)DAC114轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并且 分別通過(guò)電壓放大器116和電流放大器118被放大電壓和放大電流后輸出。
[0014] 在這種情況下，操作者使用儀表來(lái)測(cè)量由電壓放大器116和電流放大器118輸 出的模擬信號(hào)的值（S210)，并且確定所測(cè)量的模擬信號(hào)的值是否滿足誤差范圍內(nèi)的值 (S212)。
[0015] 作為確定的結(jié)果，如果確定所測(cè)量的模擬信號(hào)的值不能滿足誤差范圍內(nèi)的值，則 操作者通過(guò)利用所測(cè)量的模擬信號(hào)的值來(lái)預(yù)測(cè)偏移增益，并且所預(yù)測(cè)的偏移增益通過(guò)例如 梯形圖程序來(lái)輸入和設(shè)定（S214)。
[0016] 在這種情況下，MPU100返回到S206利用在相應(yīng)通道的模擬輸出模塊110上設(shè)定 的值和新設(shè)定在相應(yīng)通道的模擬輸出模塊110上的偏移增益來(lái)計(jì)算數(shù)字信號(hào)的值并且輸 出計(jì)算得到的值，其中操作者使用儀表來(lái)測(cè)量模擬信號(hào)的值并且確定該值是否滿足在誤差 范圍內(nèi)的條件，并且如果該值未能滿足誤差范圍內(nèi)的條件，則預(yù)測(cè)和設(shè)定偏移增益，其中偏 移增益的預(yù)測(cè)和設(shè)定操作是重復(fù)的。
[0017] 然而，有可能的是，由于操作者錯(cuò)誤輸入偏移增益，使得利用由模擬輸出模塊110 輸出的模擬信號(hào)的值來(lái)預(yù)測(cè)和設(shè)定偏移增益的操作經(jīng)常被重復(fù)，從而增加了設(shè)定偏移增益 的操作時(shí)間以及不利地降低了所設(shè)定偏移增益的精確度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本公開的示例性方案是為了實(shí)質(zhì)上解決至少以上的問(wèn)題和/或缺陷以及提供至 少以下提到的有益效果。因而，本公開涉及提供一種用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的 方法，其被配置為通過(guò)利用偏移增益反函數(shù)自動(dòng)設(shè)定偏移增益來(lái)防止操作者的預(yù)測(cè)誤差， 減少用于設(shè)定偏移增益的操作時(shí)間，和提高由模擬信號(hào)操作的外部負(fù)載設(shè)備的控制性能和 穩(wěn)定性。
[0019] 由本公開所解決的技術(shù)問(wèn)題并不限于上述描述，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)從下 文的描述中清楚地了解目前尚未提及的任何其他技術(shù)問(wèn)題。
[0020] 在本發(fā)明的一個(gè)總體方案中，提供了一種用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的方 法，所述模擬輸出模塊被配置為將從MPU (微處理器）輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并且 輸出轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)，所述方法包括：
[0021] 通過(guò)MPU輸出數(shù)字信號(hào)值至模擬輸出模塊；
[0022] 通過(guò)測(cè)量由模擬輸出模塊在接收和轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)值后輸出的模擬信號(hào)值，并且通 過(guò)將所測(cè)量的模擬信號(hào)值輸入由MPU預(yù)設(shè)的偏移增益反函數(shù)來(lái)計(jì)算偏移增益；以及
[0023] 將模擬輸出模塊的偏移增益設(shè)定為計(jì)算得到的偏移增益。
[0024] 優(yōu)選地，但非必須地，輸出數(shù)字信號(hào)值的步驟可以包括當(dāng)MPU將設(shè)定計(jì)算得到的 偏移增益確定為偏移增益設(shè)定模式時(shí)，輸出數(shù)字信號(hào)值至模擬輸出模塊。
[0025] 優(yōu)選地，但非必須地，模擬輸出模塊可以包括多個(gè)通道，其中輸出數(shù)字信號(hào)值的步 驟包括，通過(guò)從具有多個(gè)通道的多個(gè)模擬輸出模塊中選擇一個(gè)通道的一個(gè)模擬輸出模塊來(lái) 輸出數(shù)字信號(hào)值至所選擇的模擬輸出模塊之一。
[0026] 優(yōu)選地，但非必須地，可以通過(guò)利用在模擬輸出模塊上設(shè)定的設(shè)定值和當(dāng)前設(shè)定 的偏移增益來(lái)計(jì)算數(shù)字信號(hào)值。
[0027] 優(yōu)選地，但非必須地，計(jì)算偏移增益的步驟可以包括利用下面的等式1和等式2來(lái) 計(jì)算電壓偏移增益和電流偏移增益：
[0028] [等式 1]
[0029] Fi.(m) = 2i" '!-(/?-5,.)x( 2 1 ) 2 X /?,. X10
[0030] [等式 2]
[0031] Ρ(ιη) = 2'" Ι)-(/?-5,)χ( Ζ 丨) 2x/?, xlO
[0032] 其中，F(xiàn)v(m)是電壓偏移增益，F(xiàn)jm)是電流偏移增益，m是由儀表所測(cè)量的模擬信 號(hào)的試驗(yàn)值（單位μ V或μ A)，η是DAC的分辨率(總位數(shù))，Sv是標(biāo)準(zhǔn)的偏移增益電壓，S。 是標(biāo)準(zhǔn)的偏移增益電流，Rv是模擬電壓信號(hào)的輸出范圍，且R。是模擬電流信號(hào)的輸出范圍。
[0033] 優(yōu)選地，但非必須地，計(jì)算偏移增益的步驟可以包括：通過(guò)利用連接至MPU和模擬 輸出模塊的電壓放大器和電流放大器的儀表來(lái)測(cè)量模擬信號(hào)值；并且輸入所測(cè)量的模擬信 號(hào)值至MPU。
[0034] 在根據(jù)用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的方法的有益效果中，利用偏移增益反 函數(shù)能夠自動(dòng)地計(jì)算模擬輸出模塊的偏移增益，并且所計(jì)算得到的偏移增益被設(shè)定為模擬 輸出模塊的偏移增益，由此，利用模擬輸出模塊的偏移增益能夠簡(jiǎn)單地設(shè)定偏移增益而無(wú) 需操作者的逐個(gè)的手動(dòng)操作，并且能夠減少偏移增益的設(shè)定時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035] 現(xiàn)在，將參照附圖詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例，其中在一些附圖的說(shuō)明中， 相似的附圖標(biāo)記將被分配給相似的元件。
[0036] 圖1是示出了通常的模擬輸出模塊的配置的框圖。
[0037] 圖2是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的偏移增益的設(shè)定操作的信號(hào)流程圖。
[0038] 圖3是示出了根據(jù)本公開的偏移增益的設(shè)定操作的信號(hào)流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 參照附圖，僅僅通過(guò)示例的方式在此描述本公開。為了提供被認(rèn)為是本公開的原 理和概念方面的最有用和最易懂的描述而提出本公開。在這點(diǎn)上，本發(fā)明沒有試圖示出比 基本理解本公開所必需的細(xì)節(jié)要更多的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，并且結(jié)合附圖進(jìn)行了說(shuō)明，使得對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)如何可以在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的幾種形式是顯而易見的。
[0040] 圖3是示出了根據(jù)本公開的偏移增益的設(shè)定操作的信號(hào)流程圖，并且在下文中， 將參照示出了模擬輸出模塊的配置的圖1和圖2來(lái)描述用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益 的方法。
[0041] 參照?qǐng)D1和圖2，MPU100確定模擬輸出模塊是否處于設(shè)定偏移增益的偏移增益 設(shè)定模式（S300)。作為確定的結(jié)果，如果確定模擬輸出模塊處于偏移增益設(shè)定模式，則 MPU100從多個(gè)通道的模擬輸出模塊中選擇被配置為設(shè)定偏移增益的一個(gè)通道的一個(gè)模擬 輸出模塊110 (S302)。
[0042] 當(dāng)選擇了被配置為輸出模擬信號(hào)的一個(gè)通道的一個(gè)模擬輸出模塊110時(shí)，MPU100 執(zhí)行裝在相應(yīng)通道的模擬輸出模塊110上的DAC114的初始化操作（S304)。
[0043] MPU100通過(guò)利用在用于設(shè)定偏移增益的相應(yīng)通道的模擬輸出模塊110上設(shè)定的 設(shè)定值和當(dāng)前設(shè)定在相應(yīng)通道的模擬輸出模塊110上的偏移增益來(lái)計(jì)算待輸出至相應(yīng)通 道的模擬輸出模塊110的數(shù)字信號(hào)的值（S306)。
[0044] 當(dāng)計(jì)算出數(shù)字信號(hào)的值時(shí)，MPU100輸出所計(jì)算出的數(shù)字信號(hào)的值至相應(yīng)通道的模 擬輸出模塊110 (S308)。
[0045] 在這種情況下，從電壓放大器116和電流放大器118輸出的模擬信號(hào)的值通過(guò)儀 表進(jìn)行測(cè)量（S310)，并且通過(guò)儀表所測(cè)量的模擬信號(hào)的值被輸入至MPU100 (S312)。
[0046] 此時(shí)，操作者可以手動(dòng)地執(zhí)行測(cè)量模擬信號(hào)的值的操作和輸入所測(cè)量的模擬信號(hào) 的值的操作。
[0047] 此外，可以自動(dòng)執(zhí)行測(cè)量模擬信號(hào)的值的操作和輸入所測(cè)量的模擬信號(hào)的值的操 作，其中可以將儀表連接至MPU100、電壓放大器116和電流放大器118，可以通過(guò)儀表測(cè)量 由電壓放大器116和電流放大器118輸出的模擬信號(hào)的值，并且可以將所測(cè)量的模擬信號(hào) 的值輸入至MPU100。
[0048] 當(dāng)由電壓放大器116和電流放大器118輸出的模擬信號(hào)的值被輸入至MPU100時(shí)， MPU100通過(guò)實(shí)施偏移增益反函數(shù)來(lái)計(jì)算偏移增益（S314)。
[0049] 此時(shí)，可以通過(guò)利用例如等式1的用于反向地計(jì)算模擬電壓信號(hào)的輸出范圍內(nèi)的 偏移增益的偏移增益電壓反函數(shù)和例如等式2的用于反向地計(jì)算模擬電流信號(hào)的輸出范 圍內(nèi)的偏移增益的偏移增益電流反函數(shù)來(lái)計(jì)算偏移增益。
[0050]等式 1
[0051] = U-{m-Sy)x{ 二-丨) 2 X /?r X10
[0052]等式 2
[0053] Fi(m) = 2 -(m-Sr)x{^-~*-y) ZX f\ X 1 u c
[0054] 其中，F(xiàn)v(m)是電壓偏移增益，F(xiàn)c(m)是電流偏移增益，m是由儀表所測(cè)量的模擬信 號(hào)的試驗(yàn)值（單位μ V或μ A)，η是DAC的分辨率(總位數(shù))，Sv是標(biāo)準(zhǔn)的偏移增益電壓，S。 是標(biāo)準(zhǔn)的偏移增益電流，Rv是模擬電壓信號(hào)的輸出范圍，并且R。是模擬電流信號(hào)的輸出范 圍。
[0055] 當(dāng)通過(guò)利用等式1和等式2來(lái)計(jì)算電壓偏移增益和電流偏移增益時(shí)，MPU100存 儲(chǔ)并設(shè)定所計(jì)算得到的電壓偏移增益和電流偏移增益（S316)，從而完成設(shè)定偏移增益的操 作。
[0056] 雖然已經(jīng)參照其數(shù)個(gè)示范實(shí)施例描述了一些示例性實(shí)施例，但應(yīng)該理解的是，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)想出將落在在本公開原理的精神和范圍內(nèi)的許多其他的修改例和 實(shí)施例。更具體地，在本公開、附圖和所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以對(duì)主題組合布置的組 成部件和/或布置作出各種變化和修改。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于設(shè)定模擬輸出模塊的偏移增益的方法，所述模擬輸出模塊被配置為將從微 處理器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸出轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)，所述方法包括： 通過(guò)微處理器輸出數(shù)字信號(hào)值至所述模擬輸出模塊； 通過(guò)測(cè)量由所述模擬輸出模塊在接收和轉(zhuǎn)換所述數(shù)字信號(hào)值后輸出的模擬信號(hào)值并 且通過(guò)將所測(cè)量的模擬信號(hào)值輸入由所述微處理器預(yù)設(shè)的偏移增益反函數(shù)來(lái)計(jì)算偏移增 益；以及 將所述模擬輸出模塊的偏移增益設(shè)定為計(jì)算得到的偏移增益。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，輸出數(shù)字信號(hào)值的步驟包括當(dāng)所述微處理器將設(shè) 定計(jì)算得到的偏移增益確定為偏移增益設(shè)定模式時(shí)，輸出數(shù)字信號(hào)值至所述模擬輸出模 塊。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述模擬輸出模塊包括多個(gè)通道，其中，輸出數(shù)字 信號(hào)值的步驟包括，通過(guò)從具有多個(gè)通道的多個(gè)模擬輸出模塊中選擇一個(gè)通道的一個(gè)模擬 輸出模塊來(lái)輸出數(shù)字信號(hào)值至所選擇的模擬輸出模塊之一。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)利用在所述模擬輸出模塊上設(shè)定的設(shè)定值和 當(dāng)前設(shè)定的偏移增益來(lái)計(jì)算所述數(shù)字信號(hào)值。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算所述偏移增益的步驟包括利用下面的等式1和 等式2來(lái)計(jì)算電壓偏移增益和電流偏移增益： [等式1] 尸'(川 W11-(川-\)χ( 2:-1 ) 2xRvx 10 [等式2] Fr(m)^2^-(m-Sc)x ( 2"_1 ) 2xR x\0 其中，F(xiàn)v(m)是電壓偏移增益，F(xiàn)jm)是電流偏移增益，m是由儀表所測(cè)量的模擬信號(hào)的 試驗(yàn)值（單位μ V或μ A)，η是DAC的分辨率(總位數(shù))，Sv是標(biāo)準(zhǔn)的偏移增益電壓，S。是標(biāo) 準(zhǔn)的偏移增益電流，Rv是模擬電壓信號(hào)的輸出范圍，并且R。是模擬電流信號(hào)的輸出范圍。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算所述偏移增益的步驟包括：通過(guò)利用連接至所 述微處理器和所述模擬輸出模塊的電壓放大器和電流放大器的儀表來(lái)測(cè)量模擬信號(hào)值；并 且輸入所測(cè)量的模擬信號(hào)值至所述微處理器。
【文檔編號(hào)】H03G3/30GK104052486SQ201410088245
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】權(quán)宰逸 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社