什么是模拟量输入和输出的工作极限和基本误差？

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。

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。

例如：  

• 模拟量模板的量程范围：0 到 10 V
• 整个温度范围的操作限制：±0.5 %
• 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。

例如：

• PT100 标准型（测量范围为 -200°C 至 850°C）
• 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）。
• 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：

• 25 °C 的基本误差 = ±0.1 %
• 温度误差 = ±0.0112 %/K
• 允许的最大工作温度 = 60 °C
• 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]
• 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。

您可以前往全球资源库查看此文档：

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/26116994

剩余80%未阅读，请登录后下载/查看文档