S7-200模拟量模块系列详解

S7-200模拟量模块系列详解模拟信号是指在一定范围内连续的信号（如电压、电流），这个“一定范围”可以理解为模拟量的有效量程。在使用S7-200模拟量时，需要注意信号量程范围，拨码开关设置，模块规范接线，指示灯状态等信息。本文中，我们按照S7-200模拟量模块类型进行分类介绍：AI模拟量输入模块1.2.AO模拟量输出模块3.AI/AO模拟量输入输出模块4.常见问题分析首先，请参见“S7-200模拟量全系列总览表”，初步了解S7-200模拟量系列的基本信息，具体内容请参见下文详细说明：AI模拟量输入模块A.普通模拟量输入模块：如果，传感器输出的模拟量是电压或电流信号（如±10V或0~20mA），可以选用普通的模拟量输入模块，通过拨码开关设置来选择输入信号量程。注意：按照规范接线，尽量依据模块上的通道顺序使用（A-D），且未接信号的通道应短接。具体请参看《S7-200可编程控制器系统手册》的附录A-模拟量模块介绍。4AIEM231模块：首先，模拟量输入模块可以通过设置拨码开关来选择信号量程。开关的设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种测量范围，且开关设置只有在重新上电后才能生效。也就是说，拨码设置一经确定后，这4个通道的量程也就确定了。如下表所示：注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的拨码开关设置是一样的，也就是说，当拨码开关设置为这种时，输入通道的信号量程，可以是0~5V，也可以是0~20mA。8AIEM231模块：8AI的EM231模块，第0-5通道只能用做电压输入，只有第6、7两通道可以用做电流输入，使用拨码开关1、2对其进行设置：当sw1=ON，通道6用做电流输入；sw2=ON时，通道7用做电流输入。反之，若选择为OFF，对应通道则为电压输入。注：当第6、7道选择为电流输入时，第0-5通道只能输入0-5V的电压。B.测温模拟量输入模块（热电偶TC；热电阻RTD）：如果，传感器是热电阻或热电偶，直接输出信号接模拟量输入，需要选择特殊的测温模块。测温模块分为热电阻模块EM231RTD和热电偶模块EM231TC。注意：不同的信号应该连接至相对应的模块，如：热电阻信号应该使用EM231RTD，而不能使用EM231TC。且同一模块的输入类型应该一致，如：Pt1000和Pt100不能同时应用在一个热电阻模块上。热电偶模块TC：EM231TC支持J、K、E、N、S、T和R型热电偶，不支持B型热电偶。通过拨码设置，模块可以实现冷端补偿，但仍然需要补偿导线进行热电偶的自由端补偿。另外，该模块具有断线检测功能，未用通道应当短接，或者并联到旁边的实际接线通道上。热电阻模块RTD：热电阻的阻值能够随着温度的变化而变化，且阻值与温度具有一定的数学关系，这种关系是电阻变化率α。RTD模块的拨码开关设置与α有关，如下图所示，就算同是Pt100，α值不同时拨码开关的设置也不同。在选择热电阻时，请尽量弄清楚α参数，按照对应的拨码去设置。具体请参看《S7-200可编程控制器系统手册》的附录A-热电偶和热电阻扩展模块介绍。EM231RTD模块具有断线检测功能，未用通道不能悬空，接法方式如下：（1）请将一个电阻按照与已用通道相同的接线方式连接到空的通道，注意：电阻的阻值必须和RTD的标称值相同；（2）将已经接好的那一路热电阻的所有引线，一一对应连接到空的通道上。因为热电阻分2线制、3线制、4线制，所以RTD模块与热电阻的接线有3种方式，如图所示。其中，精度最高的是4线连接，精度最低的是2线连接。提示：（1）.在STEP7Micor/WIN软件中（S7-200的编程软件），对于模拟量输入通道设有软件滤波功能，如图所示，具体请参见《S7-200•LOGO•SITOP参考》-系统块-模拟量滤波。但是，在系统块中设置模拟量通道滤波时，RTD和TC模块占用的模拟量通道，应禁止滤波功能。（2）EM231TC和RTD模块上，均有24V电源指示灯和SF故障指示灯。如图所示：（a）若24V电源指示灯=OFF，则说明该模块没有24V工作电源；（b）若SF红灯闪烁，原因可能是：模块内部软件检测出外接断线，或者输入超出范围。注：具体请参见：《S7-200•LOGO•SITOP参考》-EM231RTD/EM231TC。AO模拟量输出模块S7-200的扩展模块里，分别有2路、4路的模拟量输出模块EM232。根据接线方式（M-V或M-I）选择输出信号类型，电压：±10V，电流：0~20mA（4~20mA）。AI/AO模拟量输入输出模块(A)CPU模块本体集成的2路AI和1路AOS7-200只有CPU224XP和CPU224XPsi，本体集成有模拟量通道。其中，2路AI是：电压信号±10V，1路AO是：电压信号0~10V；或者电流信号0~20mA(4~20mA)，输出信号类型可以通过硬件接线来选择。(B)EM235模拟量输入输出模块EM235模块有4路AI和1路AO。通过拨码开关设置来选择4路AI通道的输入信号量程，如下表所示，这个模块可以测量毫伏级（mV）的信号；1路AO是：电压信号±10V；或电流信号0~20mA（4~20mA），可以根据硬件接线方式（M-V或M-I）选择输出信号类型。注：模块上的电位计是用来调节输入信号和转换数值的放大关系，在模块出厂时已经设置好了，如无需要，请不要随意更改。常见问题分析A．模拟量输入与数字量的对应关系：模拟量信号（0~10V，0~5V或0~20mA）在S7-200CPU内部用0~32000的数值表示（注：4~20mA对应6400~32000），这两者之间有一定的数学关系，如图所示：B．模拟量模块的硬件接线介绍（1）CPU224XP集成有2路电压输入，接线方法见a：分别为A+和M、B+和M，此时只能输入±10V电压信号。CPU224XP还集成有1路模拟量输出信号。电流输出如图b，将负载接在I和M端子之间；电压输出如图c，将负载接在V和M端子之间。（2）模拟量输入的接线方式以4AIEM231模块为例，分别介绍电压、电流型输入信号的接线方式，如图所示。注意：此接线图是一个示意图，表述的是不同的接线方式，并不是指该模块只有A通道可以接入电压，B通道必须悬空，C和D通道只能接入电流。当您的信号为电压输入时可以参考接线方法a，以此类推。方式a.电压输入方式：信号正接A+；信号负接A-；方式b.未用通道接法（不要悬空）：未用通道需短接，如B+和B-短接；方式c.电流输入方式（四线制）：信号正接C+，同时C+与RC短接；信号负接C-，同时C-和模块的M端短接。方式d.电流输入方式（两线制）：信号线接D+，同时D+与RD短接；电源M端接D-，同时和模块的M端短接。注：具体请参见：《S7-200•LOGO•SITOP参考》-模拟量模块接线。（3）电流型信号输入接线方式电流型信号的接线方式，分为四线制、三线制、二线制接法。这里讨论的“几线制”，是以传感器或仪表变送器是否需要外供电源来区别的，而并不是指EM231模块需要几根信号线，或该变送器的信号线输出。a.四线制-电流型信号的接法：四线制信号是指信号设备本身外接供电电源，同时有信号+、信号-两根信号线输出。供电电源可有220VAC或24VDC，接线如图所示：b.三线制-电流型信号的接法：三线制信号是指信号设备本身外接供电电源，只有一根信号线输出，该信号线与电源线共用公共端，通常情况是共负端的。接线如图所示：注：若设备的24VDC供电电源与EM231模块的供电电源不是同一个电源，那么，需要将模块的M端与该通道的负端引脚短接（如，M和C-短接）。这是为了使模块与测量通道工作在同一的参考电压，也就是等电位。下面的二线制接法同理。c.二线制-电流型信号的接法：二线制信号是指信号设备本身只有两根外接线，设备的工作电源由信号线提供，即其中一根线接电源，另一根线是信号输出。接线如图所示：C．224XP本体集成的AI，能否接电流信号0~20mA？首先，这两路模拟量输入通道可以接收±10V的电压信号，不能直接接收电流信号。若使用该通道接收电流信号，会有一定的风险，可能导致测量的不准确或模块的损坏等等。具体说明请点击查看D．如何对S7-200的CPU224XP和扩展模块EM231,EM232及EM235的模拟量值进行比例换算?S7-200模拟量输入通道所采集的信号，是以0~32000中的数值表示，存储在AIW中。也就是说，这个数值与实际的物理量之间，存在一定的比例换算关系。具体说明请点击查看本文中文档的链接：《西门子S7-200•LOGO!•SITOP参考》《S7-200可编程序控制器系统手册》对文中的内容有任何意见和建议，以本文标题为邮件主题栏，发送至以下邮箱：[e-mail]2012/2/20|Author:Name下面以EM235为例讲解S7-200模拟量编程，主要包括以下内容：1、模拟量扩展模块接线图及模块设置2、模拟量扩展模块的寻址3、模拟量值和A/D转换值的转换4、编程实例模拟量扩展模块接线图及模块设置EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。图1图1演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X＋和X－；对于电流信号，将RX和X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将X＋和X－短接。对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。（后面将详细介绍）EM235的常用技术参数：模拟量输入特性模拟量输入点数4输入范围电压（单极性）0～10V0～5V0～1V0～500mV0～100mV0～50mV电压（双极性）±10V±5V±2.5V±1V±500mV±250mV±100mV±50mV±25mV电流0～20mA数据字格式双极性全量程范围-32000～+32000单极性全量程范围0～32000分辨率12位A/D转换器模拟量输出特性模拟量输出点数1信号范围电压输出±10V电流输出0～20mA数据字格式电压-32000～+32000电流0～32000分辨率电流电压12位电流11位下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。EM235开关单/双极性选择增益选择衰减选择SW1SW2SW3SW4SW5SW6ON单极性OFF双极性OFFOFFX1OFFONX10ONOFFX100ONON无效ONOFFOFF0.8OFFONOFF0.4OFFOFFON0.2由上表可知，DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性，当SW6为ON时，模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。SW4和SW5决定输入模拟量的增益选择，而SW1，SW2，SW3共同决定了模拟量的衰减选择。根据上表6个DIP开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如下表：单极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON0到50mV12.5μVOFFONOFFONOFFON0到100mV25μVONOFFOFFOFFONON0到500mV125uAOFFONOFFOFFONON0到1V250μVONOFFOFFOFFOFFON0到5V1.25mVONOFFOFFOFFOFFON0到20mA5μAOFFONOFFOFFOFFON0到10V2.5mV双极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFOFF±25mV12.5μVOFFONOFFONOFFOFF±50mV25μVOFFOFFONONOFFOFF±100mV50μVONOFFOFFOFFONOFF±250mV125μVOFFONOFFOFFONOFF±500250μVOFFOFFONOFFONOFF±1V500μVONOFFOFFOFFOFFOFF±2.5V1.25mVOFFONOFFOFFOFFOFF±5V2.5mV6个DIP开关决定了所有的输入设置。也就