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1、基本概念

我们生活在一个物质的世界中。世间所有的物质都包含了化学和物理特性，我们是通过对物质的表观性质来了解和表述物质的自有特性和运动特性。这些表观性质就是我们常说的质量、温度、速度、压力、电压、电流等用数学语言表述的物理量，在自控领域称为工程量。这种表述的优点是直观、容易理解。在电动传感技术出现之前，传统的检测仪器可以直接显示被测量的物理量，其中也包括机械式的电动仪表。

2、标准信号

在电动传感器时代，ZY控制成为可能，这就需要检测信号的远距离传送。但是纷繁复杂的物理量信号直接传送会大大降低仪表的适用性。而且大多传感器属于弱信号型，远距离传送很容易出现衰减、干扰的问题。因此才出现了二次变送器和标准的电传送信号。二次变送器的作用就是将传感器的信号放大成为符合工业传输标准的电信号，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得Z多的是4－20mA）。而变送器通过对放大器电路的零点迁移以及增益调整，可以将标准信号准确的对应于物理量的被检测范围，如0－100℃或-10－100℃等等。这是用硬件电路对物理量进行数学变换。ZY控制室的仪表将这些电信号驱动机械式的电压表、电流表就能显示被测的物理量。对于不同的量程范围，只要更换指针后面的刻度盘就可以了。更换刻度盘不会影响仪表的根本性质，这就给仪表的标准化、通用性和规模化生产带来的无可限量的好处。

3、数字化仪表

到了数字化时代，指针式显示表变成了更直观、更精确的数字显示方式。在数字化仪表中，这种显示方式实际上是用纯数学的方式对标准信号进行逆变换，成为大家习惯的物理量表达方式。这种变换就是依靠软件做数学运算。这些运算可能是线性方程，也可能是非线性方程，现在的电脑对这些运算是易如反掌。

4、信号变换中的数学问题

信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。

声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。

假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。

如此，B0对应于A0，Bm对应于Am，Y对应于X，及Y=f(X)。由于是线性关系，得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程Z=f(X)可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。

5、plc中逆变换的计算方法

以S7-200和4－20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。

例如某温度传感器和变送器检测的是-10－60℃，用上述的方程表达为X=70*(Z-6400)/25600-10。经过PLC的数学运算指令计算后，hmi可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。

用同样的原理，我们可以在HMI上输入工程量，然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。

在S7-200中，(Z-6400)/25600的计算结果是非常重要的数值。这是一个0－1.0（100％）的实数，可以直接送到PID指令（不是指令向导）的检测值输入端。PID指令输出的也是0－1.0的实数，通过前面的计算式的反计算，可以转换成6400－32000，送到D/A端口变成4－20mA输出。

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s7系列plc产品可分为微型plc(如s7-200)

数字化浪潮已席卷各行各业，带来商业模式与制造流程的巨大变革。面对新的形势，许多企业在心怀憧憬的同时也怀抱着困惑：“数字化到底是什么？我的企业能做数字化吗？要如何实现呢？”九牧也是如此。1990年，九牧发轫于福建省南安市。二十多年间，曾经的家庭小作坊已发展为集科研、生产、销售和服务于一体的综合性整体厨卫制造商，在拥有五大生产基地和16座工厂。虽然已是极具竞争力的厨卫品Pai，九牧依然需要改进自身经营管理以让业务更上一层楼。

例如，为更好、更快地满足消费者的需求，九牧需要提高生产制造的灵活性，以实现个性化定制。同时，电商平台的出现对九牧生产制造的反应速度，以及库存和交付管理的能力带来了考验。此外，九牧还需要做到清洁生产，以实现可持续发展。，九牧也面临用工成本逐年增加，以及人工作业方式影响产品质量控制等问题。是“保持现状，且行且顾”还是“破而后立，大胆革新”？在这个决定企业发展方向的分岔路口，九牧选择进行颠覆性创新，推进智能制造转型！

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他们追求个人成就并崇尚高品味的生活

如果空有想法但无规划，那么梦想只能沦为空谈。西门子的物联网集成业务能够提供端到端的数字化转型咨询和物联网集成服务，覆盖数字化和经营策略咨询、设计与原型制作和实施落地的完整流程。从规模上，西门子的物联网集成业务可以覆盖从园区到产线的不同规模需要。从范围上，它涵盖从管理到生产运营的方方面面。从内容上，它还可以帮助企业进行人员培养以顺利完成向智能制造的整体转型。

根据九牧的现状和痛点，西门子与九牧一起梳理愿景，发现问题、明确问题，并选择Z合适的方法来解决问题。

从2016年起，西门子对九牧的研发、生产、管理和运营等环节进行了深入考察，对企业运营管理体系的弱点和整个IT系统架构进行了评估。西门子的专家发现，在生产方面，九牧虽然已通过在一些关键工序上部署机械手等方式具备了一定的自动化基础，但各个设备和工序之间并没有实现互联互通。这导致管理人员很难从全局视角对资源进行调度，让产能无法化。这就好像房间里有很多瓶子散在各处，看上去好像占了很多空间，但如果能根据房间的面积和瓶子的数目、体积等认真摆放，就可以挪出更多空地来摆下更多瓶子。

而在管理方面，九牧对项目资料、人员和流程的管理以线下人工管理为主，容易导致信息滞后和风险管理困难等问题。

基于九牧的实际情况，西门子为其六家工厂制定了智能制造转型的整体规划，帮助九牧部署面向未来的定制化物联网解决方案。针对生产，西门子的规划涵盖产线布局、自动化解决方案、工业网络和数据采集等。此外，规划还覆盖包括产品生命周期管理（PLM）、制造执行系统（MES）、订单管理和Bar code系统等在内的完整运营管理体系。西门子也根据九牧的需要，为其提供了全集成自动化软件、NX仿真软件、可编程逻辑控制器、交换机和变频器等产品。此外，西门子还为九牧提供了一整套关于自动化和信息化的培训，帮助进一步提高九牧人员的水平和能力。