用于設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）輸出的數字信號轉換成模擬信號并且輸出轉換后的模擬信號，所述方法包括：通過MPU輸出數字信號值至模擬輸出模塊；通過測量由模擬輸出模塊在接收和轉換數字信號值后所輸出的模擬信號值，并且通過將所測量的模擬信號值輸入由MPU預設的偏移增益反函數來計算偏移增益；以及將模擬輸出模塊的偏移增益設定為計算得到的偏移增益。
【專利說明】用于設定模擬輸出模塊的偏移增益的方法

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

【背景技術】
[0002] 由于成熟的技術，伴隨著自動化領域的技術發展，已經出現了多種類型的用于工 廠自動化的裝置。特別地，PLC (可編程邏輯控制器）系統是被配置為控制工廠中各種類型 的裝備、機器以及生產過程的用于工廠自動化的核心元件以及是被配置為滿足對于工廠自 動化的各種要求的有效手段。
[0003] PLC系統通過數字或模擬輸入/輸出模塊，使用可編程存儲器來實施諸如邏輯、序 列、計時、計數以及計算的各種功能。PLC系統安裝有用于控制的模擬輸出模塊，模擬輸出模 塊連接至響應于模擬信號運行的外部負載設備。模擬輸出模塊的功能是將從MPU (微處理 器）輸出的數字信號轉換成模擬信號，并且將轉換后的模擬信號輸出至外部負載設備。
[0004] 為了精確地控制用于模擬輸出模塊的外部負載設備，模擬輸出模塊必須精確地設 定用于校準模擬輸出模塊的固有誤差的偏移增益。為此，常規的PLC系統采用通過由操作 者根據由模擬輸出模塊輸出的模擬信號的值預期偏移增益來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，其中附圖標記100是MPU(微處 理器)。MPU100起產生用于控制外部負載設備(未顯示）的操作的數字信號的作用。
[0006] 由MPU100產生的數字信號通過被輸入至具有多個通道的多個模擬輸出單元110 而被轉換成模擬信號，其中轉換后的模擬信號被傳送到外部負載設備以使負載設備運行。 多個模擬輸出單元110中的每一個可以包括光電耦合器112、DAC (數字模擬轉換器）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隔離的狀態下，接收由MPU100輸出的數字信號，其中 所接收的數字信號通過DAC114被轉換成模擬信號。由DAC114轉換的模擬信號通過電壓放 大器116或電流放大器118放大且被傳送至外部負載設備。
[0008] 也就是，由DAC114轉換后的模擬電壓信號通過電壓放大器116放大以便被傳送至 外部負載設備，并且由DAC114轉換后的模擬電流信號通過電流放大器放118放大以便被傳 送至外部負載設備。
[0009] 圖2是示出了根據現有技術的偏移增益的設定操作的信號流程圖。參照圖2， MPU100首先確定模擬輸出模塊是否處于設定偏移增益的模式（S200)。作為確定的結果，如 果確定模擬輸出模塊處于設定偏移增益的模式，則MPU100從具有多個通道的多個模擬輸 出模塊110中選擇用于設定偏移增益的模擬輸出模塊110 (S202)。
[0010] 如果選擇了一個用于設定偏移增益的模擬輸出模塊110,則MPU100執行裝在相應 通道的模擬輸出模塊110上的DAC114的初始化操作（S204)。
[0011] 此外，MPU100通過利用在用于設定偏移增益的相應通道的模擬輸出模塊110上設 定的值和當前設定在相應通道的模擬輸出模塊110上的偏移增益，來計算待輸出到相應通 道的模擬輸出模塊110的數字信號的值（S206)。
[0012] 如果計算出數字信號的值，則MPU100將計算出的數字信號的值輸出至相應通道 的模擬輸出模塊110 (S208)。
[0013] 由MPU100輸出的數字信號通過裝在模擬輸出模塊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接收的數字信號通過DAC114轉換成模擬信號，并且 分別通過電壓放大器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，操作者使用儀表來測量由電壓放大器116和電流放大器118輸 出的模擬信號的值（S210)，并且確定所測量的模擬信號的值是否滿足誤差范圍內的值 (S212)。
[0015] 作為確定的結果，如果確定所測量的模擬信號的值不能滿足誤差范圍內的值，則 操作者通過利用所測量的模擬信號的值來預測偏移增益，并且所預測的偏移增益通過例如 梯形圖程序來輸入和設定（S214)。
[0016] 在這種情況下，MPU100返回到S206利用在相應通道的模擬輸出模塊110上設定 的值和新設定在相應通道的模擬輸出模塊110上的偏移增益來計算數字信號的值并且輸 出計算得到的值，其中操作者使用儀表來測量模擬信號的值并且確定該值是否滿足在誤差 范圍內的條件，并且如果該值未能滿足誤差范圍內的條件，則預測和設定偏移增益，其中偏 移增益的預測和設定操作是重復的。
[0017] 然而，有可能的是，由于操作者錯誤輸入偏移增益，使得利用由模擬輸出模塊110 輸出的模擬信號的值來預測和設定偏移增益的操作經常被重復，從而增加了設定偏移增益 的操作時間以及不利地降低了所設定偏移增益的精確度。


【發明內容】

[0018] 本公開的示例性方案是為了實質上解決至少以上的問題和/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定模擬輸出模塊的偏移增益的 方法，其被配置為通過利用偏移增益反函數自動設定偏移增益來防止操作者的預測誤差， 減少用于設定偏移增益的操作時間，和提高由模擬信號操作的外部負載設備的控制性能和 穩定性。
[0019] 由本公開所解決的技術問題并不限于上述描述，并且本領域的技術人員將會從下 文的描述中清楚地了解目前尚未提及的任何其他技術問題。
[0020] 在本發明的一個總體方案中，提供了一種用于設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）輸出的數字信號轉換成模擬信號并且 輸出轉換后的模擬信號，所述方法包括：
[0021] 通過MPU輸出數字信號值至模擬輸出模塊；
[0022] 通過測量由模擬輸出模塊在接收和轉換數字信號值后輸出的模擬信號值，并且通 過將所測量的模擬信號值輸入由MPU預設的偏移增益反函數來計算偏移增益；以及
[0023] 將模擬輸出模塊的偏移增益設定為計算得到的偏移增益。
[0024] 優選地，但非必須地，輸出數字信號值的步驟可以包括當MPU將設定計算得到的 偏移增益確定為偏移增益設定模式時，輸出數字信號值至模擬輸出模塊。
[0025] 優選地，但非必須地，模擬輸出模塊可以包括多個通道，其中輸出數字信號值的步 驟包括，通過從具有多個通道的多個模擬輸出模塊中選擇一個通道的一個模擬輸出模塊來 輸出數字信號值至所選擇的模擬輸出模塊之一。
[0026] 優選地，但非必須地，可以通過利用在模擬輸出模塊上設定的設定值和當前設定 的偏移增益來計算數字信號值。
[0027] 優選地，但非必須地，計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 計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，Fv(m)是電壓偏移增益，Fjm)是電流偏移增益，m是由儀表所測量的模擬信 號的試驗值（單位μ V或μ A)，η是DAC的分辨率(總位數)，Sv是標準的偏移增益電壓，S。 是標準的偏移增益電流，Rv是模擬電壓信號的輸出范圍，且R。是模擬電流信號的輸出范圍。
[0033] 優選地，但非必須地，計算偏移增益的步驟可以包括：通過利用連接至MPU和模擬 輸出模塊的電壓放大器和電流放大器的儀表來測量模擬信號值；并且輸入所測量的模擬信 號值至MPU。
[0034] 在根據用于設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 函數能夠自動地計算模擬輸出模塊的偏移增益，并且所計算得到的偏移增益被設定為模擬 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單地設定偏移增益而無 需操作者的逐個的手動操作，并且能夠減少偏移增益的設定時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 現在，將參照附圖詳細地描述本公開的示例性實施例，其中在一些附圖的說明中， 相似的附圖標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是示出了根據現有技術的偏移增益的設定操作的信號流程圖。
[0038] 圖3是示出了根據本公開的偏移增益的設定操作的信號流程圖。

【具體實施方式】
[0039] 參照附圖，僅僅通過示例的方式在此描述本公開。為了提供被認為是本公開的原 理和概念方面的最有用和最易懂的描述而提出本公開。在這點上，本發明沒有試圖示出比 基本理解本公開所必需的細節要更多的結構細節，并且結合附圖進行了說明，使得對于本 領域的技術人員來說如何可以在實踐中實現本發明的幾種形式是顯而易見的。
[0040] 圖3是示出了根據本公開的偏移增益的設定操作的信號流程圖，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來描述用于設定模擬輸出模塊的偏移增益 的方法。
[0041] 參照圖1和圖2，MPU100確定模擬輸出模塊是否處于設定偏移增益的偏移增益 設定模式（S300)。作為確定的結果，如果確定模擬輸出模塊處于偏移增益設定模式，則 MPU100從多個通道的模擬輸出模塊中選擇被配置為設定偏移增益的一個通道的一個模擬 輸出模塊110 (S302)。
[0042] 當選擇了被配置為輸出模擬信號的一個通道的一個模擬輸出模塊110時，MPU100 執行裝在相應通道的模擬輸出模塊110上的DAC114的初始化操作（S304)。
[0043] MPU100通過利用在用于設定偏移增益的相應通道的模擬輸出模塊110上設定的 設定值和當前設定在相應通道的模擬輸出模塊110上的偏移增益來計算待輸出至相應通 道的模擬輸出模塊110的數字信號的值（S306)。
[0044] 當計算出數字信號的值時，MPU100輸出所計算出的數字信號的值至相應通道的模 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輸出的模擬信號的值通過儀 表進行測量（S310)，并且通過儀表所測量的模擬信號的值被輸入至MPU100 (S312)。
[0046] 此時，操作者可以手動地執行測量模擬信號的值的操作和輸入所測量的模擬信號 的值的操作。
[0047] 此外，可以自動執行測量模擬信號的值的操作和輸入所測量的模擬信號的值的操 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，可以通過儀表測量 由電壓放大器116和電流放大器118輸出的模擬信號的值，并且可以將所測量的模擬信號 的值輸入至MPU100。
[0048] 當由電壓放大器116和電流放大器118輸出的模擬信號的值被輸入至MPU100時， MPU100通過實施偏移增益反函數來計算偏移增益（S314)。
[0049] 此時，可以通過利用例如等式1的用于反向地計算模擬電壓信號的輸出范圍內的 偏移增益的偏移增益電壓反函數和例如等式2的用于反向地計算模擬電流信號的輸出范 圍內的偏移增益的偏移增益電流反函數來計算偏移增益。
[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，Fv(m)是電壓偏移增益，Fc(m)是電流偏移增益，m是由儀表所測量的模擬信 號的試驗值（單位μ V或μ A)，η是DAC的分辨率(總位數)，Sv是標準的偏移增益電壓，S。 是標準的偏移增益電流，Rv是模擬電壓信號的輸出范圍，并且R。是模擬電流信號的輸出范 圍。
[0055] 當通過利用等式1和等式2來計算電壓偏移增益和電流偏移增益時，MPU100存 儲并設定所計算得到的電壓偏移增益和電流偏移增益（S316)，從而完成設定偏移增益的操 作。
[0056] 雖然已經參照其數個示范實施例描述了一些示例性實施例，但應該理解的是，本 領域的技術人員可以設想出將落在在本公開原理的精神和范圍內的許多其他的修改例和 實施例。更具體地，在本公開、附圖和所附的權利要求書的范圍內可以對主題組合布置的組 成部件和/或布置作出各種變化和修改。
【權利要求】
1. 一種用于設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 處理器輸出的數字信號轉換成模擬信號并輸出轉換后的模擬信號，所述方法包括： 通過微處理器輸出數字信號值至所述模擬輸出模塊； 通過測量由所述模擬輸出模塊在接收和轉換所述數字信號值后輸出的模擬信號值并 且通過將所測量的模擬信號值輸入由所述微處理器預設的偏移增益反函數來計算偏移增 益；以及 將所述模擬輸出模塊的偏移增益設定為計算得到的偏移增益。
2. 如權利要求1所述的方法，其中，輸出數字信號值的步驟包括當所述微處理器將設 定計算得到的偏移增益確定為偏移增益設定模式時，輸出數字信號值至所述模擬輸出模 塊。
3. 如權利要求1所述的方法，其中，所述模擬輸出模塊包括多個通道，其中，輸出數字 信號值的步驟包括，通過從具有多個通道的多個模擬輸出模塊中選擇一個通道的一個模擬 輸出模塊來輸出數字信號值至所選擇的模擬輸出模塊之一。
4. 如權利要求1所述的方法，其中，通過利用在所述模擬輸出模塊上設定的設定值和 當前設定的偏移增益來計算所述數字信號值。
5. 如權利要求1所述的方法，其中，計算所述偏移增益的步驟包括利用下面的等式1和 等式2來計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，Fv(m)是電壓偏移增益，Fjm)是電流偏移增益，m是由儀表所測量的模擬信號的 試驗值（單位μ V或μ A)，η是DAC的分辨率(總位數)，Sv是標準的偏移增益電壓，S。是標 準的偏移增益電流，Rv是模擬電壓信號的輸出范圍，并且R。是模擬電流信號的輸出范圍。
6. 如權利要求1所述的方法，其中，計算所述偏移增益的步驟包括：通過利用連接至所 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測量模擬信號值；并 且輸入所測量的模擬信號值至所述微處理器。
【文檔編號】H03G3/30GK104052486SQ201410088245
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2013年3月12日
【發明者】權宰逸 申請人:Ls產電株式會社