Разрешающая способность 

Разрешающая способность

4.4.1

Плата аналогового интерфейса преобразует непрерывно изменяющийся аналоговый сигнал в цифровую форму для дальнейшего использования в программе ПЛК. В общем случае аналоговый сигнал представляется (по крайней мере, в начальной стадии) в виде целого числа.

Это аналого-цифровое преобразование (известное по аббревиатуре АЦП) неизбежно сопровождается потерей разрешения, которая зависит от числа используемых двоичных разрядов. Например, байт, состоящий из 8 битов, может представлять целое число в диапазоне 0—255. Если этот байт используется для представления аналогового сигнала, соответствующего расходу в диапазоне от 0 до 1800 л/мин, то один бит, соответственно, будет представлять приблизительно 7 л/мин (т. е. 1800/255). Поэтому любая стратегия управления, определяемая программой, основанная на лучшем разрешении, не имеет смысла. Надо быть особенно внимательным при операциях сравнения, т. к. некоторые числа никогда не могут быть получены; например, значение расхода 138 л/мин никогда не может быть закодировано в 8-битовой системе — она будет давать скачок от 134 л/мин до 141 л/мин. Для сравнений всегда следует использовать операции «больше или равно» или «меньше или равно».

Более распространенным разрешением является 12 бит. Оно соответствует представлению целых чисел в диапазоне от 0 до 4095. В нашем примере с расходом в диапазоне 0—1800 л/мин один бит будет соответствовать менее чем 0.5 л/мин (1800/4095 = 0.44).

Подобная «грубость» не является проблемой, как может показаться на первый взгляд. Хотя аналоговый преобразователь способен дать любое значение сигнала в соответствующем диапазоне, он все равно будет получен с некоторой ошибкой. Многие первичные преобразователи имеют точность всего 2%. Если в нашем примере преобразователь расхода имеет такую точность, то измеряемая величина будет получена с ошибкой 36 л/мин. По сравнению с этой ошибкой разрешение в 7 л/мин, по-видимому, является вполне приемлемым.

Учитывая сказанное, полезно разрешающую способность охарактеризовать ошибкой, которая должна быть просуммирована с ошибкой собственно преобразователя. Данные приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Количество битов Диапазон чисел Ошибка (%)
8 0-255 0.5
10 0-1023 0.1
12 0-4095 0.025

Немногие промышленные преобразователи обладают точностью выше 0.1 %, поэтому в большинстве практических случаев 12-битовое представление чисел будет добавлять очень незначительную ошибку.