6ES7221-1BH22-0XA8

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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模擬量模塊類型進(jìn)行分類介紹：

1.AI 模擬量輸入模塊?

2.AO模擬量輸出模塊?

3.AI/AO模擬量輸入輸出模塊

4.常見問題分析

首先，請(qǐng)參見“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)參見下文詳細(xì)說明： 




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，通過撥碼開關(guān)設(shè)置來選擇輸入信號(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設(shè)置撥碼開關(guān)來選擇信號(hào)量程。開關(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，且開關(guān)設(shè)置只有在重新上電后才能生效。也就是說，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）的撥碼開關(guān)設(shè)置是一樣的，也就是說，當(dāng)撥碼開關(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，*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)，*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型應(yīng)該一致，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，精度較高的是4線連接，精度較低的是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《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，則說明該模塊沒有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**出范圍。 

注：具體請(qǐng)參見：《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)類型可以通過硬件接線來選擇。

(B) EM235模擬量輸入輸出模塊

EM235模塊有4路AI和1路AO。通過撥碼開關(guān)設(shè)置來選擇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)類型。

注：模塊上的電位計(jì)是用來調(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*要，請(qǐng)不要隨意更改。

常見問題分析

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：《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，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。







數(shù)字化企業(yè)
向數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型，勢(shì)在必行
通過西門子可擴(kuò)展解決方案確保企業(yè)自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，向工業(yè)4.0較進(jìn)一步。從現(xiàn)在開始建設(shè)數(shù)字化企業(yè)，保持在市場(chǎng)中的良好地位。
制造型企業(yè)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)
數(shù)字化改變了生活的方方面面，也改變了現(xiàn)有的商業(yè)模式。這給工業(yè)帶來了越來越大的壓力，但同時(shí)，也帶來了許多新的商機(jī)。工業(yè)企業(yè)必須大幅縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，增強(qiáng)生產(chǎn)靈活性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少能源消耗和資源消耗。另外一個(gè)普遍要求就是安全。數(shù)字化令生產(chǎn)工廠越來越易于受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，因此，必須采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?/p>
縮短產(chǎn)品上市時(shí)間
由于消費(fèi)者的需求變化速度越來越快，制造廠商不得不加快新產(chǎn)品上市，盡管這樣做使產(chǎn)品的復(fù)雜程度較高了。過去，通常是規(guī)模大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手戰(zhàn)勝規(guī)模小的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，而現(xiàn)在，則是速度快的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手戰(zhàn)勝速度慢的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

增強(qiáng)生產(chǎn)靈活性
消費(fèi)者需要個(gè)性化的產(chǎn)品，但卻希望按照大批量產(chǎn)品的價(jià)格付費(fèi)。因此，生產(chǎn)必須具有**的靈活性。

提高產(chǎn)品質(zhì)量
消費(fèi)者會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)將高質(zhì)量產(chǎn)品推薦給其他人，也會(huì)對(duì)質(zhì)量不好的產(chǎn)品給差評(píng)。為確保產(chǎn)品的優(yōu)異質(zhì)量并滿足法律法規(guī)，企業(yè)必須配備閉環(huán)的質(zhì)量跟蹤流程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯性。

提高效率
今天，不僅產(chǎn)品要具有可持續(xù)性和較加環(huán)保，生產(chǎn)制造過程中的能源效率也成為企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)項(xiàng)目之一。

增強(qiáng)信息安全
另外的一個(gè)普遍要求就是安全。在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的同時(shí)，生產(chǎn)工廠也變得越來越易于受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，而這就要求必須要有恰當(dāng)?shù)陌踩胧?/p>
整體解決方案
整體解決方案幫助企業(yè)優(yōu)化整個(gè)**鏈
數(shù)字化企業(yè)軟件套件可以幫助制造企業(yè)梳理整個(gè)業(yè)務(wù)流程并開展數(shù)字化改造，并將供應(yīng)商無縫集成到流程中來。企業(yè)可以根據(jù)自己目前的需求，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)一直到服務(wù)的整條**鏈選取任意一個(gè)環(huán)節(jié)作為起點(diǎn)，開展數(shù)字化改造。MindSphere在企業(yè)運(yùn)營(yíng)的過程中對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)資產(chǎn)和產(chǎn)品進(jìn)行分析，并將分析的結(jié)果反饋給整個(gè)**鏈，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營(yíng)的持續(xù)優(yōu)化。
數(shù)字化企業(yè)軟件套件

西門子工業(yè)4.0解決方案

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覆蓋全**鏈的數(shù)字化雙胞胎

生產(chǎn)企業(yè)**鏈的數(shù)字化雙胞胎包含三個(gè)層次：產(chǎn)品，生產(chǎn)流程和生產(chǎn)設(shè)備。其信息在Teamcenter統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型中進(jìn)行管理，令產(chǎn)品及生產(chǎn)流程的模擬、測(cè)試、論證，和優(yōu)化都在全數(shù)字化的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行。

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數(shù)字化企業(yè)軟件套件是一套基于軟件和自動(dòng)化技術(shù)的全集成組合方案包，可以幫助離散工業(yè)對(duì)包括供應(yīng)商在內(nèi)的整個(gè)**鏈進(jìn)行無縫集成和數(shù)字化。
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