上一篇文章我們談到了現(xiàn)場有很多諸如溫度、壓力等連續(xù)變化的模擬量需要傳送到PLC中進(jìn)行處理，多數(shù)情況下模擬量的傳送采用4-20mA的電流信號。你有沒有考慮過這樣一個問題？假如當(dāng)前信號線上的電流等于5mA，那么它表達(dá)了一個什么樣的含義呢？CPU能直接處理這“5mA”的信號嗎？

答案是“不能”。我們知道現(xiàn)代的微電子計算機(jī)都是基于馮諾依曼的二進(jìn)制理論，它只能處理0和1組成的數(shù)字量的信號，CPU是無法理解"5mA"表示的含義的。模擬量的信號在被CPU處理之前，都要先轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這就常說的模數(shù)轉(zhuǎn)換。

模數(shù)轉(zhuǎn)換也稱為AD轉(zhuǎn)換，由專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter，簡稱ADC）完成?？傮w來說，模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括兩個部分，模擬部分和數(shù)字部分，模擬部分主要包括采樣器和調(diào)節(jié)器，采樣后的信號經(jīng)過調(diào)制器，然后輸出一位一位的數(shù)據(jù)位流；數(shù)字部分是一個數(shù)字濾波器，它對模擬部分輸出的數(shù)字流進(jìn)行除噪處理，濾除大部分的量化噪聲，最終得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量結(jié)果。

聽起來有點抽象，對于模數(shù)轉(zhuǎn)換，我們暫時不探究太多的細(xì)節(jié)，先弄清楚幾個與模擬量模塊型號選擇有關(guān)的概念：

1）分辨率：是指對滿量程的信號分成N等份，每一份所表示的大小。N越大，分辨率就越高，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量就越接近實際模擬量。比如S7-1200的模擬量輸入模塊SM 1231 AI 4x13 bit，名稱中的“13bit”表示“12bit”的分辨率+“1bit”的符號位。“12bit”的分辨率是個什么概念呢？它表示把滿量程信號分成2的12次方(4096)等份；比如滿量程信號為溫度100攝氏度，那么每一份等于100度/4096=0.0244度，表示該模擬量模塊能檢測到的最小溫度變化是0.0244度。如果我們選擇“8bit”的模塊，它表示把滿量程信號分成2的8次方(256)等份；仍以滿量程信號為溫度100攝氏度為例，則每一份等于100 度/256=0.39度，所以“8bit”的模塊能檢測到的最小溫度變化為0.39度，顯然它的分辨率比12bit的要小很多，對測量信號的變化的敏感度要低。

2）精度：是指測量值和實際值的偏差。模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，還受到轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的影響。在現(xiàn)場的實際應(yīng)用中，輸入的模擬量信號會有波動、噪聲和干擾，內(nèi)部模擬電路也會產(chǎn)生噪聲、漂移，這些都會對轉(zhuǎn)換的最后精度造成影響，這些因素造成的誤差要大于A/D芯片的轉(zhuǎn)換誤差，高精度必須要高分辨率，但高分辨率并不表示高精度。

3）轉(zhuǎn)換速率：是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時間（包括穩(wěn)定時間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。

經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，外部的模擬量信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲在模擬量模塊中，CPU根據(jù)模擬量模塊的地址，讀取相應(yīng)的值，就可以進(jìn)行運(yùn)算處理了。

本篇小結(jié)：外部的模擬量信號不能被CPU直接處理，必須先經(jīng)過模擬量輸入模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)。模數(shù)轉(zhuǎn)換是使用一個數(shù)字量來近似的表達(dá)模擬量，用來表達(dá)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量的位數(shù)越多，分辨率就越高，對信號源變化就越敏感。

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