西門子PLC模擬量問(wèn)題

 問(wèn)題1:
    　　S7-200模擬量輸入模塊（EM231，EM235）如何尋址?
    　　 回答: 模擬量輸入和輸出為一個(gè)字長(zhǎng),所以地址 必須從偶數(shù)字節(jié)開(kāi)始, 精度為12位， 模擬量值為0-32000的數(shù)值。
    　　格式: AIW[起始字節(jié)地址] AIW6 ;
    　　 AQW[起始字節(jié)地址] AQW0
    　　 每個(gè)模擬量輸入模塊，按模塊的先后順序地址為固定的，順序向后排。 例: AIW0 AIW2 AIW4 AIW6每個(gè)模擬量輸出模塊占兩個(gè)通道，即使第一個(gè)模塊只有一個(gè)輸出AQW0 (EM235只有一個(gè)模擬量輸出), 第二個(gè)模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從AQW4開(kāi)始尋址，依此類推。 (注: 每一模塊的起始地址都可在step7 micro/win 中 Plc/Information里在線讀到)。
    　　
    　　問(wèn)題2:
    　　如何將傳感器連接到S7-200 模擬量輸入模塊（EM231，EM235）以及有哪些注意事項(xiàng)？
    　　 回答:
    　　 模擬量輸入模塊可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為不同的測(cè)量方法。開(kāi)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。(注:開(kāi)關(guān)設(shè)置只有在重新上電后才能生效)
    　　 輸入阻抗與連接有關(guān)：電壓測(cè)量時(shí)，輸入是高阻抗為10 MOhm ；電流測(cè)量時(shí)，需要將Rx 和 x 短接，阻抗降到250 Ohm 。
    　　 注意:
    PLC
   
    　　為避免共模電壓，須將M端與所有信號(hào)負(fù)端連接, 未連接傳感器的通道要短接, 如下列各圖。
    　　下列各圖是各種傳感器連接到S7-200 模擬量輸入模塊的示例
 

    　　 為了防止模擬量模塊短路，可以串入傳感器一個(gè)750 Ohm電阻 。它將串接在內(nèi)部250 Ohm電阻上并保證電流在 32 m A以下。

    　　
    　　注意:
    　　 如果你使用一個(gè)4-20mA 傳感器, 測(cè)量值必須通過(guò)編程進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換.
    　　輸入轉(zhuǎn)換: X=32000 *(AIWx – 6400) /(32000 – 6400)
    　輸出轉(zhuǎn)換: Y=計(jì)算值*(32000 – 6400)/32000 + 6400
    問(wèn)題3:
    　　為什么使用S7-200 模擬量輸入模塊時(shí)接收到一個(gè)變動(dòng)很大的不穩(wěn)定的值？
    　　 回答:
    　　1.你可能使用了一個(gè)自供電或隔離的傳感器電源，兩個(gè)電源沒(méi)有彼此連接。這將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的上下振動(dòng)的共模電壓，影響模擬量輸入值。
    　　2.另一個(gè)原因可能是模擬量輸入模塊接線太長(zhǎng)或絕緣不好。
    　　補(bǔ)救措施:
    　　1.連接傳感器輸入的負(fù)端與模塊上的公共M 端以補(bǔ)償此種波動(dòng)。
    　　 注意:
    　　 事前要確定，這是兩個(gè)電源間的連接。如果另外一個(gè)連接已經(jīng)存在了，當(dāng)再添加公共連接時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多余的補(bǔ)償電流。
    　　 背景:
    　　•模擬量輸入模塊不是內(nèi)部隔離的.
    　　•共模電壓不能大于 12V.
    　　•對(duì)于60Hz 的共模干擾是40dB
    　　2.使用模擬量輸入濾波器:
    　　在Micro/Win 中進(jìn)入"View > System block> Tab: Analog Input Filters".
    　　•選擇模擬量輸入濾波.
    　　•選擇 "Number of samples" 和 "Deadband".
    　　" Number of samples " 區(qū)域包含了由幾個(gè)采樣的平均值計(jì)算得出的值。用過(guò)去已有的N個(gè)采樣值計(jì)算該值, N 即為" Number of samples "。 PLC資料網(wǎng)
    　　死區(qū)（Deadband）定義了允許偏離于平均值的最大值 問(wèn)題4: 為什么使用S7-200 模擬量輸入模塊時(shí)接收到信號(hào)變化很慢？
    　　 回答:
    　　 因?yàn)槟闶褂昧藶V波器，可以在View > System block> Tab: Analog Input Filters中降低濾波采樣數(shù)，或取消模擬量濾波。
    　　
    　　問(wèn)題5: EM231 RTD（熱電阻）模塊接線
    　　 EM231 RTD模塊的詳細(xì)接線和DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置請(qǐng)參照《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》中的附錄A。
    　　
    　　EM231 RTD模塊常見(jiàn)問(wèn)題
    　　•模塊上的SF紅燈為何閃爍？
    　　
    　　 SF紅燈閃爍有兩個(gè)原因：模塊內(nèi)部軟件檢測(cè)出外接熱電阻斷線，或者輸入超出范圍。由于上述檢測(cè)是兩個(gè)輸入通道共用的，所以當(dāng)只有一個(gè)通道外接熱電阻時(shí)，SF燈必然閃爍。解決方法是將一個(gè)100 Ohm的電阻，按照與已用通道相同的接線方式連接到空的通道。 •什么是正向標(biāo)定、負(fù)向標(biāo)定？
    　　
    　　 正向標(biāo)定值是3276.7度（華氏或攝氏），負(fù)向標(biāo)定值是-3276.8度。如果檢測(cè)到斷線、輸入超出范圍時(shí)，相應(yīng)通道的數(shù)值被自動(dòng)設(shè)置為上述標(biāo)定值。
    　　
    　　•熱電阻的技術(shù)參數(shù)不是很清楚，如何在DIP開(kāi)關(guān)上設(shè)置類型？
    　　
    　　 應(yīng)該盡量弄清除熱電阻的參數(shù)。否則可以使用缺省設(shè)置。
    　　 PLC
    　　 注意
    　　 EM231 RTD模塊占用的模擬量通道，在系統(tǒng)塊中設(shè)置模擬量通道濾波時(shí)，應(yīng)禁止濾波功能。
    　　
    　　問(wèn)題6:EM235是否能用于熱電阻測(cè)溫？
    　　 EM235不是用于與熱電阻連接測(cè)量溫度的模塊，勉強(qiáng)使用容易帶來(lái)故障。強(qiáng)烈建議使用EM231 RTD模塊。
    　　
    　　問(wèn)題7: EM231 TC（熱電偶）模塊常見(jiàn)問(wèn)題
    　　•EM231 TC（熱電偶）模塊是否支持B型熱電偶？
    　　EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型熱電偶，不支持B型熱電偶。
    　　
    　　•EM231 TC是否需要補(bǔ)償導(dǎo)線？
    　　EM231 TC可以設(shè)置為由模塊實(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。
    　　•EM231 TC模塊SF燈為何閃爍？
    　　o如果選擇了斷線檢測(cè)，則可能是斷線。應(yīng)當(dāng)短接未使用的通道。
    　　o輸入超出范圍
    西門子S7-200模擬量編程
   
    本文以EM235為例講解S7-200模擬量編程，主要包括以下內(nèi)容：
    1、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置
    2、模擬量擴(kuò)展模塊的尋址
    3、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換
    4、編程實(shí)例
   
    模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置
   
    EM235是常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。下面以EM235為例講解模擬量擴(kuò)展模塊接線圖，如圖1。
   
    圖1
    圖1演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法，對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X＋和X－；對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X＋短接后接入電流輸入信號(hào)的“＋"端；未連接傳感器的通道要將X＋和X－短接。
    對(duì)于某一模塊，只能將輸入端同時(shí)設(shè)置為一種量程和格式，即相同的輸入量程和分辨率。（后面將詳細(xì)介紹）
    EM235的常用技術(shù)參數(shù)：
    模擬量輸入特性
    模擬量輸入點(diǎn)數(shù) 4
    輸入范圍 電壓（單極性）0～10V 0～5V 0～1V 0～500mV 0～100mV 0～50mV
    電壓（雙極性）±10V ±5V ±2.5V ±1V ±500mV ±250mV ±100mV ±50mV ±25mV
    電流0～20mA
    數(shù)據(jù)字格式 雙極性 全量程范圍-32000～+32000
    單極性 全量程范圍0～32000
    分辨率 12位A/D轉(zhuǎn)換器
    模擬量輸出特性
    模擬量輸出點(diǎn)數(shù) 1
    信號(hào)范圍 電壓輸出 ±10V
    電流輸出0～20mA
    數(shù)據(jù)字格式 電壓-32000～+32000
    電流0～32000
    分辨率電流 電壓12位
    電流11位
    下表說(shuō)明如何用DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置EM235擴(kuò)展模塊，開(kāi)關(guān)1到6可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。
   
    EM235開(kāi)關(guān) 單/雙極性選擇 增益選擇 衰減選擇
    SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
    ON 單極性
    OFF 雙極性
    OFF OFF X1
    OFF ON X10
    ON OFF X100
    ON ON 無(wú)效
    ON OFF OFF 0.8
    OFF ON OFF 0.4
    OFF OFF ON 0.2
    由上表可知，DIP開(kāi)關(guān)SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當(dāng)SW6為ON時(shí)，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為OFF時(shí)，模擬量輸入為雙極性輸入。
    SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇，而SW1，SW2，SW3共同決定了模擬量的衰減選擇。
    根據(jù)上表6個(gè)DIP開(kāi)關(guān)的功能進(jìn)行排列組合，所有的輸入設(shè)置如下表：
    單極性 滿量程輸入 分辨率
    SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
    ON OFF OFF ON OFF ON 0到50mV 12.5μV
    OFF ON OFF ON OFF ON 0到100mV 25μV
    ON OFF OFF OFF ON ON 0到500mV 125uA
    OFF ON OFF OFF ON ON 0到1V 250μV
    ON OFF OFF OFF OFF ON 0到5V 1.25mV
    ON OFF OFF OFF OFF ON 0到20mA 5μA
    OFF ON OFF OFF OFF ON 0到10V 2.5mV
    雙極性 滿量程輸入 分辨率
    SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
    ON OFF OFF ON OFF OFF ±25mV 12.5μV
    OFF ON OFF ON OFF OFF ±50mV 25μV
    OFF OFF ON ON OFF OFF ±100mV 50μV
    ON OFF OFF OFF ON OFF ±250mV 125μV
    OFF ON OFF OFF ON OFF ±500 250μV
    OFF OFF ON OFF ON OFF ±1V 500μV
    ON OFF OFF OFF OFF OFF ±2.5V 1.25mV
    OFF ON OFF OFF OFF OFF ±5V 2.5mV
    OFF OFF ON OFF OFF OFF ±10V 5mV
    6個(gè)DIP開(kāi)關(guān)決定了所有的輸入設(shè)置。也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)的設(shè)置應(yīng)用于整個(gè)模塊，開(kāi)關(guān)設(shè)置也只有在重新上電后才能生效。
    輸入校準(zhǔn)
    模擬量輸入模塊使用前應(yīng)進(jìn)行輸入校準(zhǔn)。其實(shí)出廠前已經(jīng)進(jìn)行了輸入校準(zhǔn)，如果OFFSET和GAIN電位器已被重新調(diào)整，需要重新進(jìn)行輸入校準(zhǔn)。其步驟如下：
    A、 切斷模塊電源，選擇需要的輸入范圍。
    B、 接通CPU和模塊電源，使模塊穩(wěn)定15分鐘。
    C、 用一個(gè)變送器，一個(gè)電壓源或一個(gè)電流源，將零值信號(hào)加到一個(gè)輸入端。
    D、 讀取適當(dāng)?shù)妮斎胪ǖ涝贑PU中的測(cè)量值。
    E、 調(diào)節(jié)OFFSET（偏置）電位計(jì)，直到讀數(shù)為零，或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。
    F、 將一個(gè)滿刻度值信號(hào)接到輸入端子中的一個(gè)，讀出送到CPU的值。
    G、 調(diào)節(jié)GAIN（增益）電位計(jì)，直到讀數(shù)為32000或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。
    H、 必要時(shí)，重復(fù)偏置和增益校準(zhǔn)過(guò)程。
    EM235輸入數(shù)據(jù)字格式
    下圖給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸入字中的位置
   
    圖2
    可見(jiàn)，模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）的12位讀數(shù)是左對(duì)齊的。最高有效位是符號(hào)位，0表示正值。在單極性格式中，3個(gè)連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）每變化1個(gè)單位，數(shù)據(jù)字則以8個(gè)單位變化。在雙極性格式中，4個(gè)連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器每變化1個(gè)單位，數(shù)據(jù)字則以16為單位變化。
    EM235輸出數(shù)據(jù)字格式
    圖3給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸出字中的位置：
    圖3
    數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（DAC）的12位讀數(shù)在其輸出格式中是左端對(duì)齊的，最高有效位是符號(hào)位，0表示正值。
   
    模擬量擴(kuò)展模塊的尋址
    每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊，按擴(kuò)展模塊的先后順序進(jìn)行排序，其中，模擬量根據(jù)輸入、輸出不同分別排序。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個(gè)字長(zhǎng)，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開(kāi)始。例如：AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊至少占兩個(gè)通道，即使第一個(gè)模塊只有一個(gè)輸出AQW0,第二個(gè)模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從AQW4開(kāi)始尋址，以此類推。
    圖4演示了CPU224后面依次排列一個(gè)4輸入/4輸出數(shù)字量模塊，一個(gè)8輸入數(shù)字量模塊，一個(gè)4模擬輸入/1模擬輸出模塊，一個(gè)8輸出數(shù)字量模塊，一個(gè)4模擬輸入/1模擬輸出模塊的尋址情況，其中，灰色通道不能使用。
   
    圖4
    模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換
    假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A0—Am（如：4—20mA），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為D0—Dm（如：6400—32000），設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A，A/D轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系A(chǔ)＝f（D）可以表示為數(shù)學(xué)方程：
    模擬量輸出：A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。
    根據(jù)該方程式，可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關(guān)系D＝f（A）可以表示為數(shù)學(xué)方程：
    模擬量輸入：D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。
    具體舉一個(gè)實(shí)例，以S7-200和4—20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)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
    假設(shè)該模擬量與AIW0對(duì)應(yīng)，則當(dāng)AIW0的值為12800時(shí)，相應(yīng)的模擬電信號(hào)是6400×16／25600＋4＝8mA。
    又如，某溫度傳感器，－10—60℃與4—20mA相對(duì)應(yīng)，以T表示溫度值，AIW0為PLC模擬量采樣值，則根據(jù)上式直接代入得出：
    T=70×（AIW0－6400）／25600－10
    可以用T 直接顯示溫度值。
    模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換理解起來(lái)比較困難，該段多讀幾遍，結(jié)合所舉例子，就會(huì)理解。為了讓您方便地理解，我們?cè)倥e一個(gè)例子：
    某壓力變送器，當(dāng)壓力達(dá)到滿量程5MPa時(shí)，壓力變送器的輸出電流是20mA，AIW0的數(shù)值是32000?？梢?jiàn)，每毫安對(duì)應(yīng)的A/D值為32000/20，測(cè)得當(dāng)壓力為0.1MPa時(shí)，壓力變送器的電流應(yīng)為4mA，A/D值為（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際壓力值（單位為KPa）的計(jì)算公式為：
    VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（單位：KPa）
   
    編程實(shí)例
    您可以組建一個(gè)小的實(shí)例系統(tǒng)演示模擬量編程。本實(shí)例的的CPU是CPU222，僅帶一個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊EM235，該模塊的第一個(gè)通道連接一塊帶4—20mA變送輸出的溫度顯示儀表，該儀表的量程設(shè)置為0—100度，即0度時(shí)輸出4mA，100度時(shí)輸出20mA。溫度顯示儀表的鉑電阻輸入端接入一個(gè)220歐姆可調(diào)電位器，簡(jiǎn)單編程如下：
   
    溫度顯示值＝（AIW0-6400）/256
   
    編譯并運(yùn)行程序，觀察程序狀態(tài)，VW30即為顯示的溫度值，對(duì)照儀表顯示值是否一致。