S7200模拟量模块系列标准详解Word文件下载.docx

S7200模拟量模块系列标准详解Word文件下载.docx

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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对其进展设置：

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，假如选择为OFF，对应通道如此为电压输入。

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。

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展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一样的接线方式连接到空的通道，注意：

电阻的阻

值必须和RTD的标称值一样；

〔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，如下列图，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。

如下列图：

〔a〕

假如24V电源指示灯=OFF，如此说明该模块没有24V工作电源；

〔b〕假如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X围。

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。

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，如下列图：

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，如下列图。

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。

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，接线如下列图：

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。

接线如下列图：

假如设备的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。

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。

假如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与EM235的模拟量值进展

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 

本文中文档的：

《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，以本文标题为主题栏，发送至以下：

ad.cs3.slcsiemens.

2012/2/20 

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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与模块设置

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与模块设置

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，即一样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X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X围-32000～+32000单极性全量程X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X围

电压输出±

10V电流输出0～20mA

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

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

ON

单极性

OFF

双极性

X1

X10

X100

无效

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开关的功能进展排列组合，所有的输入设置如下表：

满量程输入

OFF

0到50mV

μV

0到100mV

25μV

0到500mV

125uA

0到1V

250μV

0到5V

1.25mV

0到20mA

5μA

0到10V

2.5mV

25mV

50mV

25μV

100mV

50μV

250mV

125μV

500

1V

500μV

2.5V

5V

10V

5mV

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展输入校准。

其实出厂前已经进展了输入校准，如果OFFSET和GAIN电位器已被重新调整，需要重新进展输入校准。

其步骤如下：

A、切断模块电源，选择需要的输入X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的值。

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输入数据字格式

如下图给出了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，数据字如此以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，数据字如此以16为单位变化。

EM235输出数据字格式

图3给出了12位数据值在CPU的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展排序，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：

AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。

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AQW4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A＝f〔D〕可以表示为数学方程：

A＝〔D－D0〕×

〔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＝〔A－A0〕×

〔Dm－D0〕／〔Am－A0〕＋D0。

具体举一个实例，以S7-200和4—20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：

A＝〔D－6400〕×

〔20－4〕／〔32000－6400〕＋4

假设该模拟量与AIW0对应，如此当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×

16／25600＋4＝8mA。

又如，某温度传感器，－10—60℃与4—20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，如此根据上式直接代入得出：

T=70×

〔AIW0－6400〕／25600－10

可以用T直接显示温度值。

模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比拟困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。

为了让您方便地理解，我们再举一个例子：

某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。

可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为〔32000/20〕×

4＝6400。

由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值〔单位为KPa〕的计算公式为：

VW0的值＝（AIW0的值－6400）（5000－100）/（32000－6400）＋100〔单位：

KPa〕

编程实例

您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。

本实例的的CPU是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。

温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器，简单编程如下：

温度显示值＝〔AIW0-6400〕/256

编译并运行程序，观察程序状态，VW30即为显示的温度值，对照仪表显示值是否一致。

就写这些吧，希望能对您有所帮助，也欢迎您完整。