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S7-200 模拟量
S7-200 模拟量使用
关键字 寻址滤波
· 电压电流信号 ：接线DIP开关干扰量程转换
· 热电阻信号 ：接线DIP开关
· 热电偶信号 ：接线DIP开关补偿
S7-200 模拟量使用简介
S7-200系列产品可以采集标准的电压、电流模拟量信号和热电偶、热电阻温度传感器信号以及电阻信号。普通的电压和电流信号经过A/D转换成为0~32000 或者-32000~32000 之间的整数。温度传感器信号被直接转换为摄氏度（或华氏度）温度值的的10倍，省去了复杂的温度值换算。
S7-200系列可以提供的模拟量输出信号有-10V~ 10V之间的电压和0~20mA 的电流信号，能够满足巨大多数模拟量负载的需求。
S7-200系列的模拟量扩展模块选型灵活，用户可以根据实际需要选择使用CPU224XP集成的模拟量通道，或者使用4通道输入、8通道输入、2通道输出、4通道输出和输入输出混合模块。
目录 1 概览1.1最大I/O扩展能力1.2模拟量模块总览1.3模块安装1.4模拟量输入精度2 电压电流模拟量信号2.1CPU 224 XP(si)的集成模拟量I/O2.3EM231 4AI和EM235模块的电压电流输入2.5EM231 8AI模块的电压电流输入2.7EM232和EM235的模拟量输出2.8电压电流信号常问问题3 热电阻传感器3.1EM231 RTD 2AI DIP开关设置3.2EM231 RTD 4AI DIP开关设置3.3热电阻模块接线3.4热电阻常问问题4 热电偶传感器4.1热电偶模块的技术参数4.2DIP开关的设置4.3热电偶模块的接线4.4热电偶常问问题5 编程软件中的使用5.1S7-200模拟量数据格式与寻址5.2模拟量滤波器5.3模拟量比例换算6 扩展阅读6.1扩展阅读
1概览
1.1 最大I/O扩展能力
S7-200的最大I/O能力取决于以下几个因素，这些因素之间互相影响、制约，必须综合考虑：
· 1.CPU 的输入/输出过程变量映像区大小：
128 DI/128 DO；16 AI/16 AO(CPU 221/222)；32 AI/32 AO(CPU 224 以上)
· 2.CPU本体的I/O点数：
CPU221（6DI/4DO）；CPU222（8DI/6DO）；CPU224/CPU224 XP（14DI/10DO）；CPU226（24DI/16D）
· 3.CPU带扩展模块的数目
· 4.CPU的5VDC电源是否满足所有扩展模块的需要
· 5.CPU所带智能模块对I/O地址的占用
注意
· 智能模块（如EM277、CP243-1）占用扩展模块的数量。这就意味着如果用了这些模块，则相应的I/O扩展模块的数量就要减少。
详情可参考《S7-200系统手册》、《S7-200产品目录》。
表. S7-200 最大 I/O （纯 I/O 模块时）
| 模块
|
5 V 电源/mA
|
DI
|
DO
|
AI
|
AO
|
|
CPU 221
|
不能扩展
|
|
|
|
CPU
|
340
|
8
|
6
|
|
|
|
CPU 222
|
Max.
DI/DO
|
1 x EM 223 32 DI/32 DO
1 x EM 223 8 DI/8 DO
DC/DC
|
- 320
|
40
|
40
|
|
|
|
1 x EM 223 32 DI/32 DO
1 x EM 223 8 DI/8 DO
DC/Relay
|
- 285
|
|
|
|
总计
|
> 0
|
48
|
46
|
|
|
|
Max.
AI
|
CPU
|
340
|
8
|
6
|
|
|
|
2 x EM 235 4 AI/1 AO
|
- 60
|
|
|
8
|
2
|
|
总计
|
> 0
|
8
|
6
|
8
|
2
|
|
Max.
AO
|
CPU
|
340
|
8
|
6
|
|
|
|
2 x EM 232 2AO
|
- 40
|
|
|
0
|
4
|
|
总计
|
> 0
|
8
|
6
|
0
|
4
|
|
CPU 224
/224 XP
|
Max.
DI/Relay
OUT
|
CPU
|
660
|
|
10
|
|
|
|
3 x EM 223 32 DI/32 DO
|
- 615
|
96
|
96
|
|
|
|
1 x EM 223 4 DI/4 DO
|
- 40
|
4
|
4
|
|
|
|
总计
|
> 0
|
114
|
110
|
|
|
|
Max.
DI/DC
OUT
|
CPU
|
660
|
|
10
|
|
|
|
2 x EM 223 32 DI/32 DO
|
- 480
|
64
|
64
|
|
|
|
1 x EM 223 16 DI/16 DO
|
-
|
|
|
|
|
|
总计
|
> 0
|
94
|
90
|
|
|
|
CPU 226
|
Max.
DI/Relay
OUT
|
CPU
|
1000
|
24
|
|
|
|
|
3 x EM 223 32 DI/32 DO
|
- 615
|
96
|
96
|
|
|
|
1 x EM 223 16 DI/16 DO
|
-
|
|
|
|
|
|
总计
|
> 0
|
128
|
128
|
|
|
|
Max.
DI/DC
OUT
|
CPU
|
1000
|
24
|
|
|
|
|
3 x EM 223 32 DI/32 DO
|
- 720
|
96
|
96
|
|
|
|
1 x EM 223 16 DI/16 DO
|
-
|
|
|
|
|
|
总计
|
> 0
|
128
|
128
|
|
|
|
CPU 224
/(CPU 226)
|
Max.
AI
|
CPU
|
> 660
|
14 (24)
|
10 (16)
|
|
|
|
7 x EM 235 4 AI/1 AO
|
- 210
|
|
|
281
|
72
|
|
总计
|
> 0
|
14 (24)
|
10 (16)
|
281
|
72
|
|
Max.
AO
��� |
CPU
|
> 660
|
14 (24)
|
10 (16)
|
|
|
|
7 x EM 232 2 AO
|
-
|
|
|
0
|
|
|
总计
|
> 0
|
14 (24)
|
10 (16)
|
0
|
143
|
1. CPU 224 XP 为 30
2. CPU 224 XP 为 8
3. CPU 224 XP 为 15
不同型号的CPU所带的扩展模块数目不同。
表. 扩展模块连接个数
| CPU型号
|
模块连接个数
|
|
CPU221
|
-
|
|
CPU222
|
2
|
|
CPU224/224 XP
|
7
|
|
CPU226
|
7
|
1.2. 模拟量模块总览
表. S7-200 CN EM 订货号
| 型号
|
规格
|
订货号
|
|
EM 231 CN
|
模拟量输入模块，4 输入
|
6ES7 231-0HC22-0XA8
|
|
模拟量输入模块，8 输入
|
6ES7 231-0HF22-0XA0
|
|
2 路输入热电阻
|
6ES7 231-7PB22-0XA8
|
|
4 路输入热电阻
|
6ES7 231-7PC22-0XA0
|
|
4 路输入热电偶
|
6ES7 231-7PD22-0XA8
|
|
8 路输入热电偶
|
6ES7 231-7PF22-0XA0
|
|
EM 232 CN
|
模拟量输出模块，2 输出
|
6ES7 232-0HB22-0XA8
|
|
模拟量输出模块，4 输出
|
6ES7 232-0HD22-0XA0
|
|
EM 235 CN
|
模拟量输入/输出模块，
4 输入/1 输出
|
6ES7 235-0KD22-0XA8
|
目前还没有 S7-200 CN 系列产品。可使用 SIMATIC S7-200 产品代替。 1.3. 模块安装
每个S7-200 模块都自带一根带状I/O总线电缆，如果该电缆满足模块之间的安装宽度需求，可直接将该电缆插接在其它模块上的10针插槽内，如下图：
1.4 Modbus RTU 主站例程
模拟量输入模块有两个参数容易混淆：
· 1.模拟量转换的分辨率
· 2.模拟量转换的精度（误差）
分辨率是A/D模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。S7-200模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的最小单位是满量程的1/4096。
模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的最后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于A/D芯片的转换误差。
详细的数据请参考《S7-200系统手册》附录A有关模拟量模块的部分。
2电压电流模拟量信号
用户可以使用CPU224XP本体集成的模拟量通道和扩展模块上的模拟量通道接入或者输出相应信号量程的模拟量信号。
2.1 CPU 224 XP(si)的集成模拟量I/O
新产品CPU 224 XP在CPU上集成了两个模拟量输入端口和一个模拟量输出端口。模拟量I/O有自己的一组端子，如果不用，端子可以移走。
技术规格
表. CPU 224 XP本体模拟量I/O规格
|
|
电压信号
|
电流信号
|
|
模拟量输入x 2
|
?10 V
|
－
|
|
模拟量输出x 1
|
0 - 10 V
|
0 - 20 mA
|
CPU 224 XP 的模拟量输入/输出通道的精度为 12位。具体参数请看《S7-200系统手册》的附录－CPU224 XP模拟量I/O参数表。 CPU 224 XP上的模拟量输入转换速度比模拟量扩展模块慢，要求高的场合请使用模拟量扩展模块。
CPU 224 XP 集成模拟量I/O接线
CPU 224 XP本体集成的模拟量I/O接线图如下：
图中：
a:此处表示A 和B 都可以接?10V信号
b:电流型负载接在I和M端子之间
c:电压型负载接在V和M端子之间
CPU 224 XP 模拟量相关常问问题
CPU 224 XP本体上有没有电流信号模拟量输入？
没有。
CPU 224 XP本体上的模拟量输入为何响应速度是250ms，不同于模拟量扩展模块的数据？
是这样的。CPU 224 XP本体上的模拟量I/O芯片与模拟量模块所用的不同，应用的转换原理不同，因此精度和速度不一样。
CPU 224 XP的本体模拟量I/O如何寻址？
CPU 224 XP本体上的模拟量输入通道的地址为AIW0和AIW2；模拟量输出通道的地址为AQW0。
CPU 224 XP后面挂的模拟量模块的地址如何分配？
S7-200的模拟量I/O地址总是以2个通道/模块的规律增加。所以CPU 224 XP后面的第一个模拟量输入通道的地址为AIW4；第一个输出通道的地址为AQW4，AQW2不能用。
CPU 224 XP上的模拟量输入是否需要在“系统块”中设置滤波？
由于CPU 224 XP本体上的模拟量转换芯片的原理与扩展模拟量模块不同，不需要选择滤波。
怎样使用 S7-224 XP 的模拟量输入通道接收电流信号？
S7-224 XP 的两路模拟量输入通道被出厂设置为电压信号(0－10V)输入。为了能够输入电流信号，必须在 A 与 M 端 (或 B 与 M 端) 之间并入一个500 欧姆的电阻。
与传感器以及电压源的两线制连接方式如图2 所示：
与传感器以及电压源的 3 线制连接方式如图 3 所示：
传感器以及电压源的 4 线制连接方式如图 4 所示：
图4
与电压输出的变送器及电流源的 4 线制连接方式如图5所示：
