SM331模拟量输入模块

SM331模拟量输入模块模拟量输入模块 模拟量输入模块模拟量输入模块SM331（图）（图）模拟量输入模块SM331vSM331用于将现场各种模拟量传感器输出的用于将现场各种模拟量传感器输出的直流电压或电流信号转换为直流电压或电流信号转换为PLC内部处理用内部处理用的数字信号。模拟量输入模块的输入信号一的数字信号。模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器输出的标准直流电压、电般是模拟量变送器输出的标准直流电压、电流信号。流信号。SM331也可以直接连接不带附加放也可以直接连接不带附加放大器的的温度传感器（热电偶或热电阻）。大器的的温度传感器（热电偶或热电阻）。模拟量输入模块模拟量输入模块SM331 模拟量输入模拟量输入(简称模入简称模入(AI)模块模块SM331目前有三种规格型号，即目前有三种规格型号，即8AIl2位模块、位模块、2AIl2位模块和位模块和8AIl6位模块。位模块。SM331主要由主要由A/D转换部件、模拟切换转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。逻辑电路等组成。A/D转换采用积分方法，转换采用积分方法，被测模拟量的精度是所设定的积分时间的被测模拟量的精度是所设定的积分时间的正函数。正函数。即积分时间越长，被测值的精度即积分时间越长，被测值的精度越高。越高。SM331可选四档积分时间：可选四档积分时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和和l00 ms，相对应的以位，相对应的以位表示的精度为表示的精度为8、12、12和和14。模拟量输入模块测量范围的设定模拟量输入模块测量范围的设定 模拟量输入模块的输入信号种类用安装在模块侧面的量程卡模拟量输入模块的输入信号种类用安装在模块侧面的量程卡（量程模块）来设置，量程卡安装在模拟量输入模块的侧面，（量程模块）来设置，量程卡安装在模拟量输入模块的侧面，每两个通道为一组，共用一个量程卡，下图中的模块共用每两个通道为一组，共用一个量程卡，下图中的模块共用8个通个通道，因此有道，因此有4个量程卡。量程卡可以设定为个量程卡。量程卡可以设定为“A”、“B”、“C”、“D”4个位置，其常见的含义为：个位置，其常见的含义为：“A”为热电阻、热为热电阻、热电偶；电偶；“B”为电压；为电压；“C”为四线制电流；为四线制电流；“D”为两线制电流。为两线制电流。量程卡插入输入模块后，如果量程卡上的标记量程卡插入输入模块后，如果量程卡上的标记C与输入模块上与输入模块上的标记相对，则量程卡被设置在的标记相对，则量程卡被设置在C位置。模块出厂时，量程卡预位置。模块出厂时，量程卡预设在设在B位置。如果需要调整量程卡，步骤如下：位置。如果需要调整量程卡，步骤如下：将量程卡从模拟量输入模块中卸下 将量程卡插入模拟量输入模块 模拟量模块的用途生产过程生产过程物理量标准的模拟信号传感器变送器 压力 温度 流量 速度 pH 值 粘性 等 500mV 1V 5V 10V 20mA4.20mA等DACPQW.PQW.:PQW.模拟量输出模块模拟量输出模块MR模块ADC结果存储器PIW.PIW.:PIW.模拟量输入模块模拟量输入模块CPU:L PIW 304T PQW 320:模拟执行器 物理量.模拟量模块具有许多特性，可以通过参数赋值，来设定模块的模拟量模块具有许多特性，可以通过参数赋值，来设定模块的特性。参数分为动态参数和静态参数两种。通常使用特性。参数分为动态参数和静态参数两种。通常使用STEP7对对模拟量模块进行静态与动态参数赋值，此时模拟量模块进行静态与动态参数赋值，此时CPU必须处于必须处于“STOP”模式。当设定完所有的参数后，应将参数下载到模式。当设定完所有的参数后，应将参数下载到CPU。当当CPU从从“STOP”模式转换为模式转换为“RUN”模式时，模式时，CPU即可将参数即可将参数传送到每个模拟量模块；如果没有使用传送到每个模拟量模块；如果没有使用STEP7进行参数赋值，进行参数赋值，模块将使用默认设置。模块将使用默认设置。通过系统功能通过系统功能SFC55，可以修改当前用户程序中的动态参数，可以修改当前用户程序中的动态参数，但必须注意，在但必须注意，在CPU进行进行RUNSTOP、STOPRUN转换后，转换后，使用使用STEP7所设定的参数将再次恢复。所设定的参数将再次恢复。模拟量模块参数 SM331端子及英文缩写含义vFAQ:Frequently Asked Questions 经常问到的问题vM+:Measuring lead(positive)信号线（正）vM:Measuring lead(negative)信号线（负）vMANA:Reference potential of the analog measuring circuit 模拟量输入回路的参考电势vM:Ground terminal 接地端vL+:Terminal for 24 VDC supply voltage 24VDC电源接线端vUCM:Potential difference between inputs and reference potential of the MANA measuring circuit v信号输入端与MANA间的电势差vUISO:Potential difference between MANA and M terminal of CPU MANA与CPU的M端间的电势差vI+:Measuring lead for current input 电流输入测量端vU+:Measuring lead for voltage input 电压输入测量端模拟量输入模块与传感器的连接模拟量输入模块与传感器的连接 为了减少电磁干扰，对于模拟信号应使用屏蔽双绞电缆，为了减少电磁干扰，对于模拟信号应使用屏蔽双绞电缆，并且模拟信号电缆的屏蔽层应该两端接地。如果电缆两端存并且模拟信号电缆的屏蔽层应该两端接地。如果电缆两端存在电位差，将会在屏蔽层中产生等电势耦合电流，造成对模在电位差，将会在屏蔽层中产生等电势耦合电流，造成对模拟信号的干扰。在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一端接拟信号的干扰。在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一端接地。地。带隔离的模拟量输入模块带隔离的模拟量输入模块v 一般情况下，一般情况下，CPUCPU的接地端子与的接地端子与M M端子用短接片端子用短接片连接。带隔离的模拟量输入模块的测量电路参考连接。带隔离的模拟量输入模块的测量电路参考点点MANAMANA与与CPUCPU模块的模块的M M端子之间没有电气连接，见端子之间没有电气连接，见图图.。如果参考电压。如果参考电压UANAUANA和和CPUCPU的的M M端存在一个电位端存在一个电位差差UISOUISO，必须选用带隔离的模拟量输入模块，通，必须选用带隔离的模拟量输入模块，通过在过在MANAMANA端子和端子和CPUCPU的的M M端子之间使用一根等电位端子之间使用一根等电位连接导线，可以确保连接导线，可以确保UISOUISO不会超过允许值。不会超过允许值。连接带隔离的传感器与带隔离的模拟量输入模块 使用内部补偿的热电偶与模拟量输入模块的连接 使用补偿盒的热电偶与模拟量输入模块的连接 模拟量模块的诊断 模块有故障出现时将会执行下列操作模块有故障出现时将会执行下列操作:(1)将诊断报文送入模拟量模块的诊断区中，并传送到将诊断报文送入模拟量模块的诊断区中，并传送到CPU。(2)模拟量模块中的故障指示灯亮模拟量模块中的故障指示灯亮 (3)如果己经用如果己经用STEP7中允许产生中允许产生诊断中断诊断中断功能，将触发一功能，将触发一个诊断中断，并调用个诊断中断，并调用OB82。用户可以通过用户程序中的用户可以通过用户程序中的SFC，读出详细的诊断报文。在模块诊断中，可以查看，读出详细的诊断报文。在模块诊断中，可以查看STEP7中的中的故障原因故障原因(参见参见STEP7的在线帮助的在线帮助)。当当CPU检测到错误时，不管参数如何设置，模拟量输入模块输检测到错误时，不管参数如何设置，模拟量输入模块输出模拟测量值出模拟测量值7FFFH，它表示上溢出、故障或通道被禁止使用，它表示上溢出、故障或通道被禁止使用。S7-300模拟量模块的寻址IM256 to270336 to350352 to366368 to382304 to318320 to334272 to286288 to302(发送)槽口号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 384 to398400 to414432 to446448 to462464 to478480 to494496 to510416 to430机架机架 1R0电源模块IM(接收)电源模块CPU512 to526528 to542544 to558560 to574576 to590592 to606608 to622624 to638机架机架 2IM(接收)电源模块机架机架 3640to654656to670672to686688 to702704 to718720 to734736 to750752 to766IM(接收)电源模块模拟量寻址模拟量寻址 在第一个信号模块插槽位置的模拟量输入在第一个信号模块插槽位置的模拟量输入/输出板的地址为输出板的地址为256256,上图给出了模块插槽和模块地址的对应关系。每个模拟量模块自上图给出了模块插槽和模块地址的对应关系。每个模拟量模块自动按动按1616个字节的地址寄存器分配地址每个模拟量值占用个字节的地址寄存器分配地址每个模拟量值占用2 2个字节。个字节。模拟量模块的输入模拟量模块的输入/输出通道从实际插槽的相同基地址开始编号。输出通道从实际插槽的相同基地址开始编号。S7-300 S7-300 系统的实际系统的实际I/OI/O与与CPUCPU内的外设存储区（内的外设存储区（PIPI和和PQPQ）相对应。）相对应。模拟量输入的标识是模拟量输入的标识是PIWPIW，模拟量输出的标识是，模拟量输出的标识是PQWPQW。因为模拟量的。因为模拟量的起始地址是起始地址是256256，所以在第一个机架的第一个，所以在第一个机架的第一个 模块上，第一个通道模块上，第一个通道的地址是的地址是PIW256PIW256。最后一个模拟量的地址是。最后一个模拟量的地址是766766。模拟值的表示 模拟量输入模拟量输入/输出模块中模拟量对应的数字称为模拟值，模拟输出模块中模拟量对应的数字称为模拟值，模拟值用值用16位二进制补码定点数来表示，最高位（第位二进制补码定点数来表示，最高位（第15位）为符号位）为符号位，正数的符号位为位，正数的符号位为0，负数的符号位为，负数的符号位为1。模拟量模块的模拟。模拟量模块的模拟值位数（即转换精度）可以设置为值位数（即转换精度）可以设置为915位（与模块的型号有关，位（与模块的型号有关，不包括符号位），如果模拟值的精度小于不包括符号位），如果模拟值的精度小于15位，则模拟值左移，位，则模拟值左移，使其最高位（符号位）在使其最高位（符号位）在16位字的最高位（第位字的最高位（第15位），模拟值位），模拟值左移后未使用的低位则填入左移后未使用的低位则填入“0”，这种处理方法称为，这种处理方法称为“左对齐左对齐”。电压测量范围为电压测量范围为l0lV的模拟值表示如表所示的模拟值表示如表所示 模拟量的规格化 一个模拟量输入信号在一个模拟量输入信号在PLC内部已经转化为内部已经转化为一个数，而通常希望得到该模拟输入对应一个数，而通常希望得到该模拟输入对应的具体的物理量数值（如压力值、流量值的具体的物理量数值（如压力值、流量值等）或对应的物理量占量程的百分比数值等）或对应的物理量占量程的百分比数值等，因此就需要对模拟量输入的数值进行等，因此就需要对模拟量输入的数值进行转换，这称为模拟量规格（转换，这称为模拟量规格（SCALING）。）。v不同的模拟量输入信号对应的数值是有差不同的模拟量输入信号对应的数值是有差异的，如下表所示为不同的电压、电流、异的，如下表所示为不同的电压、电流、电阻或温度输入信号对应的数值关系。此电阻或温度输入信号对应的数值关系。此处仅选取部分典型信号作为示意，具体对处仅选取部分典型信号作为示意，具体对应关系见附录。应关系见附录。v 由表下表可以看出，额定范围内的模拟量由表下表可以看出，额定范围内的模拟量输入信号双极性对应范围为输入信号双极性对应范围为27648，如，如10V对应对应27648并呈现线性关系，单极性并呈现线性关系，单极性信号对应数字范围为信号对应数字范围为0 27648；而对于；而对于Pt100测温范围测温范围-200850对应的数值范围对应的数值范围为。为。-20008500，即，即10倍关系。倍关系。v对于上面的各种模拟量输入信号的对应关对于上面的各种模拟量输入信号的对应关系，需要编写相应的处理程序将系，需要编写相应的处理程序将PLC 内部内部的数值转化为对应的实际工程量（如温度、的数值转化为对应的实际工程量（如温度、压力）的值，因为工艺要求是基于具体的压力）的值，因为工艺要求是基于具体的工程量而定的，例如工程量而定的，例如“当压力大于当压力大于3.5MPa时打开排气阀时打开排气阀”，所以不进行模拟量转换，所以不进行模拟量转换，就无法知道当前的就无法知道当前的027648范围的这个数范围的这个数值到底对应的压力是多少，也就无从谈起值到底对应的压力是多少，也就无从谈起编程实现了。编程实现了。在不同测量范围下模拟量的表达方式范围超上限超上界额定范围超下界超下限测量范围 10V电压例如：=11.75911.7589 :10.000410.00 7.50 :-7.5-10.00-10.0004 :-11.759=22.81522.810 :20.000520.00016.000 :4.0003.9995 :1.1852=1000.11000.0 :850.1850.0 :-200.0-200.1 :-243.0=352.778352.767 :300.011300.000225.000 :0.000不允许负值单位3276732511 :276492764820736 :0-32768-1 :-4864模拟输入量的规范化HI_LIM=500.0LO_LIM=0.0027648-27648双向双向(M 0.0=1)(传感器也提供负电压)B27648HI_LIM=500.0LO_LIM=0.00单向单向(M 0.0=0)(传感器只提供正电压)AOUTININOUTx x+1x x+1 FC105 的参数参数参数类型类型数据类数据类型型存储区存储区描述描述EN输入输入BOOLI,Q,M,D,L使能输入，高电平有效使能输入，高电平有效ENO输出输出BOOLI,Q,M,D,L使能输出，如正确执行完毕，使能输出，如正确执行完毕，则为则为1IN输入输入INTI,Q,M,D,L,P,Constant要定标为工程量的输入值即将要定标为工程量的输入值即将要被转换的值要被转换的值HI_LIM输入输入REALI,Q,M,D,L,P,Constant工程量上限工程量上限LO_LIM输入输入REALI,Q,M,D,L,P,Constant工程量下限工程量下限BIPOLAR输入输入BOOLI,Q,M,D,L1 1表示输入为双极性，表示输入为双极性，0表示输表示输入为单极性入为单极性OUT输出输出REALI,Q,M,D,L,P定标转换结果定标转换结果RET_VAL输出输出WORDI,Q,M,D,L,P返回值返回值W#16#0000代表指令执代表指令执行正确。如返回值不是行正确。如返回值不是W#16#0000，则需在错误信息，则需在错误信息中查该值的含义中查该值的含义如输入如输入I0.0 I0.0 为为 1 1，SCALESCALE功能被执行。下面的例子中，整形功能被执行。下面的例子中，整形数数 22 22 将被转换成将被转换成0.0 0.0 到到100.0 100.0 的实数并写到的实数并写到OUTOUT。输入是。输入是双极性双极性BIPOLARBIPOLAR，用，用 I2.0I2.0来设置来设置v执行前：vIN-MW10=22vHI_LIM-MD20=100.0vLO_LIM-MD30=0.0vOUT-MD40=0.0vBIPOLAR-I2.0=TRUEv执行后：vOUT-MD40=50.03978588如何使用SM33步骤如下使用SM331基SM本步SM骤如下：vSelect the module 模板选型vWith some analog input modules:set the measuring method and measuring range by means of the measuring range module 通过量程卡确定测量类型、测量范围vInstall the module in the SIMATIC S7 network 安装模板vAssign parameters to module 设置参数vConnect measuring sensor or loads to module 连接传感器到模板vCommission configuration 调试vIf commissioning was not successful,diagnose configuration 如调试出错，做相应的诊断谢谢