西门子上海代理商

发布时间:2018/6/14 9:04:00

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S7-200模拟量模块系列

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。

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。

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。

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,如图所示。其中,的是4线连接,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。

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(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: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S7-200 CPU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)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? 

1. S7-200与S7-200之间有哪些通信方式

S7-200与S7-200之间的通信方式灵活多样,常用的通信方式有如下四种:

? 网络读写(PPI)通信

? 以太网通信

? 电话网Modem通信

? MD720-3 无线通信

提示:除了以上方式,您也许会想到Modbus通信和自由口通信。这两种方式可以用于S7-200之间的数据交换,但是不是我们推荐的常用通信方式。因为使用Modbus通信和自由口通信时您需要编写大量的程序,并无法很好的保证通信的准确性和实时性,Modbus 通信和自由口通信是常用于S7-200CPU与第三方设备或仪表之间的数据交换方式。

1.1 网络读写(PPI)通信

PPI 协议是S7-200专用的主从通信协议.利用此方式可以实现S7-200与S7-200间的数据交换。这种通信方式利用CPU集成通信口即可实现,配置简单。通信中,主站设备将请求发送至从站设备,然后从站设备进行响应。具体如下图所示:



实现网络读写(PPI)通信可以使用以下两种方法:

,使用Step 7 Micro/Win编程软件中指令向导中的NETR/NETW向导;

?

具体方法和相关注意事项请参考《西门子 S7-200?LOGO!?SITOP 参考》(更新版)S7-200 PLC->通信->网络读写(PPI)通信。

第二,使用NETR/NETW指令,需要客户自己编写程序实现。

详细的编程设置及例子程序请参考《S7-200可编程控制器系统手册》第6章S7-200指令集->通信指令->网络读写指令。

提示: NETR/NETW向导使用简单,不用大量编程,只需按照向导步骤设置参数,因此不易出错。推荐采用向导的方法实现网络读写(PPI)通信。


使用网络读写(PPI)通信时需要注意以下几点:

,只有PPI主站需要配置或编程,从站不需要配置;

第二,主站既可以读写从站的数据,也可以读写另一个主站的数据;

第三,在一个PPI网络中,与一个从站通信的主站的个数没有限制,但是一个网络中主站的个数不能超过32个;

第四,由于S7-200 CPU集成的通信口是非隔离的。因此在一个PPI通信网络中,一个网段的距离不能超过50米。如果通讯距离超出50m,应在通信网络中使用中继器。如下所示:



提示:在上图中,通常扩展一个中继器可延长通信网络50米,但如果扩展一对中继器,并且它们之间没有任何节点,中继器之间的距离可达到1000米。

在网络中使用中继器的具体方法可参考《S7-200可编程控制器系统手册》第7章 网络通信->网络的建立->在网络中使用中继器


1.2 以太网通信

S7-200PLC可以通过智能扩展模块CP243-1连接至工业以太网中。这样,S7-200之间就可以通过以太网进行数据交换,如下图所示:


使用以太网通信需要注意以下几点:

,S7-200与S7-200之间采用以太网通信方式必须增加CP243-1以太网通信模块,且一个S7-200CPU只能连接一个CP243-1扩展模块;

第二,CP243-1不是即插即用模块,需先通过Step 7 Micro/Win编程软件对其组态;

第三,CP243-1可同时与最多8个以太网S7控制器通信,即建立8个S7连接。

更多关于CP243-1模块的使用问题可参考文档《S7-200 以太网模块系列 CP243-1》

以太网通信请参考《西门子 S7-200?LOGO!?SITOP 参考》V0.95版(更新版)S7-200 PLC->通信->以太网通信(CP243-1)

S7-200与S7-200之间的以太网通信编程可参考《CP243-1快速入门》《以太网模块技术手册》


1.3 电话网Modem通信

S7-200与S7-200之间的电话网Modem通信常用于异地通信,在S7-200与S7-200的本地通信中不常用。

如下图所示:电话网Modem是通过S7-200 CPU的扩展模块EM241调制解调器模块来实现的。在公共电话网或小交换机的模拟音频系统中,使用电话线连接EM241上标准的RJ11电话接口,对EM241 进行相应的配置编程即可实现S7-200 CPU之间的数据读取或写入。


电话网Modem通信(EM241)请参考《S7-200可编程控制器系统手册》第10章创建调制解调模块程序

电话网Modem通信注意事项请参考《西门子 S7-200?LOGO!?SITOP 参考》V0.95版(更新版)S7-200 PLC->通信->电话网Modem通信(EM241)

EM241与EM241之间的通信编程请参考《EM241快速入门》


1.4 MD720-3 无线通信

MD720-3无线通信也常用于异地通信,在S7-200与S7-200之间的本地通信中不常用。如有需要通信的模块在异地或现场不适宜布线等原因,可考虑采用此通信方式。

 

S7-200与S7-200之间通过MD720-3无线通信模块可以实现以下两个功能:

? 终端模式:短消息功能

? OPC模式: 数据交换功能。

,如下图所示:MD720-3 终端模式用于S7-200与S7-200之间互相收发短信。此通信方式不需要OPC中心站,只需要在需要通信的每个S7-200 CPU右侧都扩展MD720-3无线通信模块,配置天线﹑西门子PC/PPI串口电缆等硬件,并且在MD720-3模块中插入SIM卡。

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