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西门子S7-300PLC模拟量输入输出方式

S7-300的模拟量I/O模块包括模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332、模拟量输入/输出模块SM334和SM335。

  1.模拟量变送器

  生产过程中大量的连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制。有的是非电量，例如温度、压力、流量、液位、物体的成分和频率等。有的是强电电量，例如发电机组的电流、电压、有功功率和无功功率、功率因数等。变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的直流电流或直流电压信号，例如DC0~10V和DC4~20mA。

  2. SM331模拟量输入模块的基本结构

  模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成部分是A/D(Analog/Digit)转换器(见图2-49中的ADC)。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量程的直流电压、直流电流信号。SM331也可以直接连接不带附加放大器的温度传感器(热电偶或热电阻)，这样可以省去温度变送器，不但节约了硬件

  成本，控制系统的结构也更加紧凑。

  一块SM 331模块中的各个通道可以分别或分组使用电流输入或电压输入，并选用不同的量程。大多数模块的分辨率(转换后的二进制数字的位数)可以在组态时设置，转换时间与分辨率有关。

  模拟量输入模块由多路开关、A/D转换器(ADC)、光隔离元件、内部电源和逻辑电路组成。各模拟量输入通道共用一个A/D转换器，用多路开关切换被转换的通道，模拟量输入模块各输入通道的A/D转换过程和转换结果的存储与传送是顺序进行的。

  各个通道的转换结果被保存到各自的存储器，直到被下一次的转换值覆盖。可以用装入指令“LPIW...”来访问转换的结果。

  3. 传感器与模拟量输入模块的接线

  传感器与模拟量输入模块的连接分为下列各种情况连接带电隔离的传感器、连接不带电隔离的传感器、连接电压传感器、连接电流传感器、连接电阻和热电阻、连接带内部补偿的热电偶、连接带外部补偿的热电偶。

  4. S7-300模拟量输入模块的技术参数

  除了1KF01-0AB0，其余模块均用红色LED指示组故障。模块与背板总线之间有隔离，热电偶、热电阻输入时进行了线性化处理。

  使用屏蔽电缆时*大距离为200m，输入信号为50mV或80mV时，*大距离为50m。

  5. 模拟量输入模块的扫描时间

  通道的转换时间由基本转换时间和模块的电阻测试和断线监控时间组成，基本转换时间取决于模拟量输入模块的转换方法(例如积分法和瞬时值转换法)。积分转换法的积分时间直接影响转换时间，可以在STEP7中设置积分时间。

  扫描时间是指模拟量输入模块对所有被激活的模拟量输入通道进行转换和处理的时间的总和。如果模拟量输入通道进行了通道分组，还需要考虑通道组之间的转换时间。

  6. 模拟量输入模块的量程卡

  模拟量输入模块的输入信号类型用量程卡(或称为量程模块)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，图2-50中的模块有8个通道，因此有4个量程卡。量程卡插入输入模块后，如果量程卡上的标记C与输入模块上的箭头标记相对，则量程卡被设置在C位置。各位置对应的测量类型和测量范围都印在模拟量模块上。

  供货时模块的量程卡被放置在默认的位置，如果与组态时给出的量程卡位置不同，首先用螺钉旋具将量程卡从模拟量输入模块中撬出来，按组态时给出的位置将量程卡插入模拟量输入模块中。

  如果没有正确地设置量程卡，将会损坏模拟量输入模块。

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西门子S7-300PLC模拟量输出模块基本结构

1. 模拟量输出模块的基本结构

  S7-300的模拟量输出模块SM332用于将CPU送给它的数字转换为成比例的电流信号或电压信号，对执行机构进行调节或控制，其主要组成部分是D/A转换器(见图2-53中的DAC)。可以用传送指令“T PQW…”向模拟量输出模块写入要转换的数值。

图 2-53 模拟量输出模块电路

  2. 模拟量输出模块的响应时间

  模拟量输出模块未通电时输出一个0mA或0V的信号。在上、下溢出时模块的输出值均为0mA或0V。

  模拟量输出通道的转换时间由内部存储器传送数字输出值的时间，以及数字值转换为模拟量的转换时间组成。循环时间t(见图2-54)是模块所有被激活的通道的转换时间的总和。应关闭没有使用的模拟量通道，以减小循环时间。建立时间te是指从转换结束到模拟量输出到达指定的值的时间，它与负载的性质(阻性负载、容性负载或感性负载)有关。模块的技术规范给出了模拟量输出模块的建立时间与负载之间的函数关系。

  响应时间ta是指内部存储器得到数字量输出值到模拟量输出达到指定值的时间，在*坏的情况下，该时间为循环时间t和建立时间ts之和。

图 2-54 响应时间

  3. 模拟量输出模块与负载或执行器的接线

  模拟量输出模块为负载和执行器提供电流和电压，模拟信号应使用屏蔽电缆或双绞线电缆来传送。电缆线QV和S.、M.…和S_(见图2-53)应分别绞接在一起，这样可以减轻干扰的影响，应将电缆两端的屏蔽层接地。

  如果电缆两端有电位差，将会在屏蔽层中产生等电动势连接电流，干扰传输的模拟信号。在这种情况下应将电缆屏蔽层一点接地。

  对于带隔离的模拟量输出模块，在CPU的M端和测量电路的参考点M……之间没有电气连接。如果M…点和CPU的M端子之间有电位差Eso，必须选用隔离型的模拟量输出模块。在MM端子和CPU的M端子之间接一根等电位连接导线，可以使Erso不超过允许值。

  4.模拟量输出模块的技术参数

  SM332的4种模拟量输出模块均有诊断中断功能，用红色LED指示组故障，可以读取诊断信息。额定负载电压均为DC24V。模块与背板总线有光隔离，使用屏蔽电缆时*大距离为200m。4种模块均有短路保护，短路电流*大25mA，*大开路电压18V。

  S7-400只有一种8通道13位的模拟量输出模块。电压输出的*小负载阻抗为1kΩ，有短路保护电流输出的*大阻抗500Ω。在模拟量部分、总线和屏蔽之间有隔离。

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