PLC模拟量模块和传感器

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1、学习过程关于传感器接线：二线制：两根线及传输电源又传输信号，也 就 是 传 感 器 输 出 的 负 载 和 电 源 是 串 联 在 一 起的 ， 电 源 是 从 外 部 引 入 的 ， 和 负 载 串 联 在 一 起 来 驱 动 负 载 。三线制：三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离，但它们共用一个 COM 端。四 线 制 ： 电 源 两 根 线 ， 信 号 两 根 线 ， 电 源 和 信 号 是 分 开 工 作 的 。西门子 PLC-PID 采样周期的经验数据被控制量 流量 压力 温度 液位 成分采样周期/s 1 5 3 10 15 20 6 8 15 20S7-200 模拟量模块系

2、列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：1.AI 模拟量输入模块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 020mA） ，

3、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。4AI EM231 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 05V 和 020mA（420mA）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

4、以是 05V，也可以是 020mA。8AI EM231 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

5、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： EM231 TC 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

6、电阻变化率 。RTD 模块的拨码开关设置与 有关，如下图所示，就算同是 Pt100， 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 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。EM231 RTD 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

7、，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 STEP7 Micor/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） EM231 TC 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

8、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-EM231 RTD/EM231 TC。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： 020mA（420mA）。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 CPU 224XP 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 010V；或者电流信

9、号 020mA(420mA)，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 020mA（420mA），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（010V，05V 或 020mA）在

10、S7-200 CPU 内部用 032000 的数值表示（注：420mA 对应 640032000），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）CPU 224 XP 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。CPU 224XP 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 4AI EM231 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

11、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

12、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

13、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：C224XP 本体集成的 AI，能否接电流信号 020mA？ 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.D如何对 S7-200 的 CPU224XP 和扩展模块 EM 231, EM 232 及 EM 235 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 032000 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。