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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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S7-200模擬量模塊系列

模擬信號(hào)是指在一定范圍內(nèi)連續(xù)的信號(hào)（如電壓、電流)，這個(gè)“一定范圍”可以理解為模擬量的有效量程。在使用S7-200模擬量時(shí)，需要注意信號(hào)量程范圍，撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置，模塊規(guī)范接線，指示燈狀態(tài)等信息。

本文中，我們按照S7-200模擬量模塊類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)介紹：

模擬量輸入模塊?

模擬量輸出模塊?

/AO模擬量輸入輸出模塊

4.常見(jiàn)問(wèn)題分析

首先，請(qǐng)參見(jiàn)“S7-200模擬量全系列總覽表”，初步了解S7-200模擬量系列的基本信息，具體內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)下文詳細(xì)說(shuō)明：

AI 模擬量輸入模塊

A. 普通模擬量輸入模塊：

如果，傳感器輸出的模擬量是電壓或電流信號(hào)（如±10V或0~20mA），可以選用普通的模擬量輸入模塊，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置來(lái)選擇輸入信號(hào)量程。注意：按照規(guī)范接線，盡量依據(jù)模塊上的通道順序使用（A->D），且未接信號(hào)的通道應(yīng)短接。具體請(qǐng)參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)》的附錄A-模擬量模塊介紹。

4AI EM231模塊：

首先，模擬量輸入模塊可以通過(guò)設(shè)置撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)選擇信號(hào)量程。開(kāi)關(guān)的設(shè)置應(yīng)用于整個(gè)模塊，一個(gè)模塊只能設(shè)置為一種測(cè)量范圍，且開(kāi)關(guān)設(shè)置只有在重新上電后才能生效。也就是說(shuō)，撥碼設(shè)置一經(jīng)確定后，這4個(gè)通道的量程也就確定了。如下表所示：

注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置是一樣的，也就是說(shuō)，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為這種時(shí)，輸入通道的信號(hào)量程，可以是0~5V，也可以是0~20mA。

8AI EM231模塊：

8AI的EM231模塊，第0->5通道只能用做電壓輸入，只有第6、7兩通道可以用做電流輸入，使用撥碼開(kāi)關(guān)1、2對(duì)其進(jìn)行設(shè)置：當(dāng)sw1=ON，通道6用做電流輸入；sw2=ON時(shí)，通道7用做電流輸入。反之，若選擇為OFF，對(duì)應(yīng)通道則為電壓輸入。

注：當(dāng)?shù)?、7道選擇為電流輸入時(shí)，第0->5通道只能輸入0-5V的電壓。

B. 測(cè)溫模擬量輸入模塊（熱電偶TC；熱電阻RTD）：

如果，傳感器是熱電阻或熱電偶，直接輸出信號(hào)接模擬量輸入，需要選擇特殊的測(cè)溫模塊。測(cè)溫模塊分為熱電阻模塊EM231RTD和熱電偶模塊EM231TC。注意：不同的信號(hào)應(yīng)該連接至相對(duì)應(yīng)的模塊，如：熱電阻信號(hào)應(yīng)該使用EM231RTD，而不能使用EM231TC。且同一模塊的輸入類(lèi)型應(yīng)該*，如：Pt1000和Pt100不能同時(shí)應(yīng)用在一個(gè)熱電阻模塊上。

熱電偶模塊TC：

EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型熱電偶，不支持B型熱電偶。通過(guò)撥碼設(shè)置，模塊可以實(shí)現(xiàn)冷端補(bǔ)償，但仍然需要補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行熱電偶的自由端補(bǔ)償。另外，該模塊具有斷線檢測(cè)功能，未用通道應(yīng)當(dāng)短接，或者并聯(lián)到旁邊的實(shí)際接線通道上。?

熱電阻模塊RTD：

熱電阻的阻值能夠隨著溫度的變化而變化，且阻值與溫度具有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，這種關(guān)系是電阻變化率α。RTD模塊的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置與α有關(guān)，如下圖所示，就算同是 Pt100，α值不同時(shí)撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)置也不同。在選擇熱電阻時(shí)，請(qǐng)盡量弄清楚α參數(shù)，按 照對(duì)應(yīng)的撥碼去設(shè)置。具體請(qǐng)參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)》的附錄A-熱電偶和熱電阻擴(kuò)展模塊介紹。

EM231 RTD模塊具有斷線檢測(cè)功能，未用通道不能懸空，接法方式如下：

（1）請(qǐng)將一個(gè)電阻按照與已用通道相同的接線方式連接到空的通道，注意：電阻的阻值必須和RTD的標(biāo)稱(chēng)值相同；

（2）將已經(jīng)接好的那一路熱電阻的所有引線，一一對(duì)應(yīng)連接到空的通道上。

因?yàn)闊犭娮璺?線制、3線制、4線制，所以RTD模塊與熱電阻的接線有3種方式，如圖所示。其中，精度高的是4線連接，精度低的是2線連接。

提示：

（1）. 在STEP7 Micor/WIN軟件中（S7-200的編程軟件），對(duì)于模擬量輸入通道設(shè)有軟件濾波功能，如圖所示，具體請(qǐng)參見(jiàn)《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->系統(tǒng)塊-模擬量濾波。

但是，在系統(tǒng)塊中設(shè)置模擬量通道濾波時(shí)，RTD和TC模塊占用的模擬量通道，應(yīng)禁止濾波功能。

（2） EM231 TC和RTD模塊上，均有24V電源指示燈和SF故障指示燈。如圖所示：（a）若24V電源指示燈=OFF，則說(shuō)明該模塊沒(méi)有24V工作電源；（b）若SF紅燈閃爍，原因可能是：模塊內(nèi)部軟件檢測(cè)出外接斷線，或者輸入超出范圍。

注：具體請(qǐng)參見(jiàn)：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->EM231 RTD/EM231 TC。

AO模擬量輸出模塊

S7-200的擴(kuò)展模塊里，分別有2路、4路的模擬量輸出模塊EM232。根據(jù)接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號(hào)類(lèi)型，電壓：±10V，電流：0~20mA（4~20mA）。

AI/AO模擬量輸入輸出模塊

(A) CPU模塊本體集成的2路AI和1路AO

S7-200只有CPU 224XP和CPU224XPsi，本體集成有模擬量通道。其中，2路AI是：電壓信號(hào)±10V，1路AO是：電壓信號(hào)0~10V；或者電流信號(hào)0~20mA(4~20mA)，輸出信號(hào)類(lèi)型可以通過(guò)硬件接線來(lái)選擇。

(B) EM235模擬量輸入輸出模塊

EM235模塊有4路AI和1路AO。通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置來(lái)選擇4路AI通道的輸入信號(hào)程，如下表所示，這個(gè)模塊可以測(cè)量毫伏級(jí)（mV）的信號(hào)；1路AO是：電壓信號(hào) ±10V；或電流信號(hào)0~20mA（4~20mA），可以根據(jù)硬件接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號(hào)類(lèi)型。

注：模塊上的電位計(jì)是用來(lái)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)和轉(zhuǎn)換數(shù)值的放大關(guān)系，在模塊出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置好了，如無(wú)需要，請(qǐng)不要隨意更改。

常見(jiàn)問(wèn)題分析

A．模擬量輸入與數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

模擬量信號(hào)（0~10V，0~5V或0~20mA）在S7-200 CPU內(nèi)部用0~32000的數(shù)值表示（注：4~20mA對(duì)應(yīng)6400~32000），這兩者之間有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，如圖所示：

B．模擬量模塊的硬件接線介紹

（1）CPU 224 XP集成有2路電壓輸入，接線方法見(jiàn)a：分別為A+和M、B+和M，此時(shí)只能輸入±10V 電壓信號(hào)。

CPU 224XP還集成有1路模擬量輸出信號(hào)。電流輸出如圖b，將負(fù)載接在I和M端子之間；電壓輸出如圖c，將負(fù)載接在V和M端子之間。

（2）模擬量輸入的接線方式

以4AI EM231模塊為例，分別介紹電壓、電流型輸入信號(hào)的接線方式，如圖所示。注意：此接線圖是一個(gè)示意圖，表述的是不同的接線方式，并不是指該模塊只有A通道可以接入電壓，B通道必須懸空，C和D通道只能接入電流。

當(dāng)您的信號(hào)為電壓輸入時(shí)可以參考接線方法a，以此類(lèi)推。

方式a. 電壓輸入方式：信號(hào)正接A+；信號(hào)負(fù)接A-；

方式b. 未用通道接法（不要懸空）：未用通道需短接，如B+和B-短接；

方式c. 電流輸入方式（四線制）：信號(hào)正接C+，同時(shí)C+與RC短接；信號(hào)負(fù)接C-，同時(shí)C-和模塊的M端短接。

方式d. 電流輸入方式（兩線制）：信號(hào)線接D+，同時(shí)D+與RD短接；電源M端接D-，同時(shí)和模塊的M端短接。

注：具體請(qǐng)參見(jiàn)：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->模擬量模塊接線。

（3）電流型信號(hào)輸入接線方式

電流型信號(hào)的接線方式，分為四線制、三線制、二線制接法。這里討論的“幾線制”，是以傳感器或儀表變送器是否需要外供電源來(lái)區(qū)別的，而并不是指EM231模塊需要幾根信號(hào)線，或該變送器的信號(hào)線輸出。

a. 四線制-電流型信號(hào)的接法：

四線制信號(hào)是指信號(hào)設(shè)備本身外接供電電源，同時(shí)有信號(hào)+、信號(hào)-兩根信號(hào)線輸出。供電電源可有220VAC或24VDC，接線如圖所示：

b. 三線制-電流型信號(hào)的接法：

三線制信號(hào)是指信號(hào)設(shè)備本身外接供電電源，只有一根信號(hào)線輸出，該信號(hào)線與電源線共用公共端，通常情況是共負(fù)端的。接線如圖所示：

注：若設(shè)備的24VDC供電電源與EM231模塊的供電電源不是同一個(gè)電源，那么，需要將模塊的M端與該通道的負(fù)端引腳短接（如，M和C-短接）。這是為了使模塊與測(cè)量通道工作在同一的參考電壓，也就是等電位。下面的二線制接法同理。

c. 二線制-電流型信號(hào)的接法：

二線制信號(hào)是指信號(hào)設(shè)備本身只有兩根外接線，設(shè)備的工作電源由信號(hào)線提供，即其中一根線接電源，另一根線是信號(hào)輸出。接線如圖所示：

C．224XP本體集成的AI，能否接電流信號(hào)0~20mA？

首先，這兩路模擬量輸入通道可以接收±10V的電壓信號(hào)，不能直接接收電流信號(hào)。若使用該通道接收電流信號(hào)，會(huì)有一定的風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致測(cè)量的不準(zhǔn)確或模塊的損壞等等。具體說(shuō)明請(qǐng)點(diǎn)擊 查看

D．如何對(duì) S7-200 的 CPU224XP 和擴(kuò)展模塊 EM 231, EM 232 及 EM 235 的模擬量值進(jìn)行比例換算?

S7-200模擬量輸入通道所采集的信號(hào)，是以0~32000中的數(shù)值表示，存儲(chǔ)在AIW中。也就是說(shuō)，這個(gè)數(shù)值與實(shí)際的物理量之間，存在一定的比例換算關(guān)系。

具體說(shuō)明請(qǐng)點(diǎn)擊 查看

CPU221/222 1個(gè)。

CPU224/224XP/226 2個(gè)。

CPU221/222/224/224XP/226還具有。

脈沖輸出

2路高頻率脈沖輸出（大20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘

例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制。

EEPROM存儲(chǔ)器模塊（選件）

可作為修改與拷貝程序的快速工具（無(wú)需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。

電池模塊

用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存貯時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。