S7200模拟量模块系列详解.docx
- 文档编号:23571760
- 上传时间:2023-05-18
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:248.16KB
S7200模拟量模块系列详解.docx
《S7200模拟量模块系列详解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《S7200模拟量模块系列详解.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
S7200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“S-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:
S7-200模拟量全至列总範表
功能
模块类星
量程范圉
订話号
AI
EM231^通模拟量槿块
4AI
单根性丄O-WVia-5Vi0'20mAsi44~20mA戏槻性:
±5V;±2.5V
国产:
6ES7231-0HC22-0XA8进口:
6ES7231-0HC22-DXAO
8AI
进口t6ES7231-OHF22-OXAO
EM231测温
慎扌£1量模块
热电偶TC
4AI
査持=S.T.R.E.NK.J;不支持日型魏电偶
国产:
GES7231-7PD22-0XAB进口工6ES7231-7PD22-0XAD
8AI
进口:
6ES7231-7PF22-0XA0
热电齟
RTD
2AI
钳貯切铜(Cu),葆㈣嗦电阻(R<€0®姆)
国盘主6ES7231-7PB22-0XA8进口=6ES7231-7PB22-OXAO
4AI
谨口匕6ES7231^7PC22*0XA0
A0
EM232
模拟量输出模块
2A0
电圧输岀;±1OV
电潦输出』0"-20mA^4*20mA
国产;6ES7232-OHE22-OXA8邃口土6ES7232*OHB22*OXAO
4A0
进口;GE可232-0HD22-0XA0
AlA0
EM235
摸拟量输入输出模块
4AI
可测童mV信号,通过援码开关设置选择信号量程,具体请参见文中EM253^码设量介绍
国产;6E37235^DKD22-0XA3谡口=6ES7236-0KD22-0XAD
1A0
电压输出:
土10V
电潦输出;0~20mA^4-20mA
22d其P或224XPsi本体集成複拟量通道
2AI
±10V
具体订赏号,请凄见SS7-200可镰程控制器系统手册》附录ACPLWSo
1A0
电压输出匕±10V
电潦输出t0-20mA3K4-20mA
洼=1一本表为总览倍息,具体请参一
见下文说
明
2.Ab模拟量输入,A0•模拟童输出
Al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±0V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:
单根性
満量程输入
分拼率
$w1
sw2
$w3
sw4
sw5
ON
OFF
ON
OFF
OFF
口至10V
2.5mV
ON
ON
OFF
OFF
OFF
1.25mV
ON
□N
OFF
OFF
OFF
0至20mA
5uA
孜极性
満量稈输入
分辨率
sw1
«w2
sw3
sw4
sw5
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
16V
2.5mV
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
±2.5V
1.25
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sw仁ON,通道6用做电流输入;sw2=0N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。
单极性
満量稈输入
分辨率
swl
$w2
sw3
sw5
OFF
OFF
ON
OFF
OM
0至1W
2.6mV
OFF
OFF
ON
ON
OFF
015V
1.25mV
X
X
ON
Ohl
OFF
X可选择第B
、7通道:
D至20mA
5uA
取极性
swl
sw2
sw3
sw4
sw5
満童程輸入
分耕率
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
±5V「
2.5mV
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
d2.5V
1.25mV
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
EM23仃C。
且同一模块的输入类型应该一致,如:
PtIOOO和PtIOO不能同时应用在一
个热
I八、、
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,
晶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:
Sense+
Sense-
Source■+
Source-
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a。
RTD模块的拨码开关设置与a有关,如下图所示,就算同是
PtIOO,a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a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。
RTD^t^
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
FTT口艾型'
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
100QPI0.003fi6Q(ft认値)
0
0
0
0
0
0
100QPI0.003902
1
0
Q
Q
0
Q
30053Pt0.003®0
0
0
0
0
1
0
2WL*PtO.OW902
1
0
0
0
1
0
SoosPto.ooaaso
0
0
0
1
0
0
50(X2PlO.0C09O2
1
0
0
1
0
0
刃仕AL1j?
]RTD的引诡腥阻
Rua
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。
岀错类型
SF懂示灯红色
2列托示灯逢鱼
注有出莆
转
OFF
ON
3276B
OFF
OFF
It能斷炜楡羸和检测电徂■
-3276SW2767
"75R
-3276832767
ON
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AO
S7-200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
/亠口日
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。
3W1
SW2
SW3
SWA
SW5
SWB
ON
OFF
OFF
ON
OFF
ON
12.5iiV
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
叶rOOmH
绅V
ON
OFF
OFF
OFF
ON
ON
0全50GmV
12&1V
OFF
ON
OFF
OFF
ON
ON
0^1V
25Q*V
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
o^sv
1.25mV
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
0^20mA
5uA
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
QN
Q^10V
23V
跟爲性
MMX
分H变
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SWS
ON
OFF
OFF
QN
OFF
OFF7
+3&mV
125*iV
OFF
ON
01F
ON
OFF
OFF
+50mV
25uV
orr
oit
ON
ON
OFF
OFF
+100mV
ON
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
+25QmV
125iiV
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
+«X>mV
ZSQiV
OFF
OIT
ON
OFF
ON
OFF
+1V
^00|iV
ON
OFF
OFF
OFF
OFFOFF
+25V
1.25mV
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
+5V
!
2MV
OFF
ON
CFF
OFF
OFF
410V
BmV
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
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。
000000
(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。
M1*■■*
11
Hirm
2*>磁电鼻
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±0V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:
晶
《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:
ad.cs3.slc@sieme2012/2/20|Author:
Name
F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)0〜10V0〜5V0〜1V
0〜500mVC〜100mVC〜50mV
电压(双极性)土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
电压输出土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
F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
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
ON
单极性
OFF
双极性
OFF
OFF
X1
OFF
ON
X10
ON
OFF
X100
ON
ON
无效
ON
OFF1
OFF1
0.8
OFF
ON
OFF1
0.4
OFF
OFF
ON
0.2
由上表可知,DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性,当SW助ON寸,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SW缺定输入模拟量的增益选择,而SW1SW2SW3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
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
ON
OFF
OFF
ON
OFF
ON
0至U50mV
12.5卩V
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
0到100mV
25卩V
ON
OFF
OFF
OFF
ON
ON
0到500mV
125uA
OFF
ON
OFF
OFF
ON
ON
0到1V
250卩V
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
0到5V
1.25mV
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
0至U20mA
5卩A
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
ON
0到10V
2.5mV
双极性
满量程输入
分辨率
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
ON
OFF
OFF[
ON
OFFJ
OFF
±25mV
12.5卩V
OFF
ON
OFF
ON
OFF
OFF
±50mV
25卩V
OFF
OFF
ON
ON
OFF
OFF
±100mV
50卩V
ON
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
±250mV
125卩V
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
±500
250卩V
OFF
OFF
ON
OFF
ON
OFF
±1V
500卩V
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
±2.5V
1.25mV
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
±5V
2.5mV
OFF[OFFONOFF[OFFOFF士10V5mV
6个DIP开关决定了所有的输入设置。
也就是说开关的设置应用于整个模
块,开关设置也只有在重新上电后才能生效。
输入校准
模拟量输入模块使用前应进行输入校准。
其实出厂前已经进行了输入校准,
如果OFFSET和GAIN电位器已被重新调整,需要重新进行输入校准。
其步骤如下:
A、切断模块电源,选择需要的输入范围。
B接通CPU和模块电源,使模块稳定15分钟。
C、用一个变送器,一个电压源或一个电流源,将零值信号加到一个输入端。
D读取适当的输入通道在CPU中的测量值。
E、调节OFFSET(偏置)电位计,直到读数为零,或所需要的数字数据
值。
F、将一个满刻度值信号接到输入端子中的一个,读出送到CPU勺值。
G调节GAIN(增益)电位计,直到读数为32000或所需要的数字数据
值。
H、必要时,重复偏置和增益校准过程。
EM235俞入数据字格式
下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置
图2
可见,模拟量到数字量转换器(ADC的12位读数是左对齐的。
最高有效位是符号位,0表示正值。
在单极性格式中,3个连续的0使得模拟量到数字量转换器(ADC每变化1个单位,数据字则以8个单位变化。
在双极性格式中,4个连续的0使得模拟量到数字量转换器每变化1个单位,数据字则以16为单位变化。
EM235俞出数据字格式
图3给出了12位数据值在CPU勺模拟量输出字中的位置:
图3
数字量到模拟量转换器(DAC的12位读数在其输出格式中是左端对齐的,
最高有效位是符号位,0表示正值。
模拟量扩展模块的寻址
每个模拟量扩展模块,按扩展模块的先后顺序进行排序,其中,模拟量根据
输入、输出不同分别排序。
模拟量的数据格式为一个字长,所以地址必须从偶数
字节开始。
例如:
AIW0AIW2AIW4,、AQW0AQW2。
每个模拟量扩展模
块至少占两个通道,即使第一个模块只有一个输出AQW0第二个模块模拟量输出
地址也应从AQW开始寻址,以此类推。
图4演示了CPU224后面依次排列一个4输入/4输出数字量模块,一个8输入数字量模块,一个4模拟输入/1模拟输出模块,一个8输出数字量模块,一个4模拟输入/1模拟输出模块的寻址情况,其中,灰色通道不能使用。
图4
模拟量值和A/D转换值的转换
假设模拟量的标准电信号是A0-Am(如:
4—20mA,A/D转换后数值为D0-
Dm(如:
6400—32000),设模拟量的标准电信号是A,A/D转换后的相应数值为
D,由于是线性关系,函数关系心f(D)可以表示为数学方程:
A=(D-DC)X(Am-A0)/(Dm-D0)+A0。
根据该方程式,可以方便地根据D值计算出A值。
将该方程式逆变换,得出函数关系D=f(A)可以表示为数学方程:
D-(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- S7200 模拟 模块 系列 详解
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)