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模擬量模塊、信號板
信號類型
| 模板型號 | 訂貨號 | 分辨率 | 負(fù)載信號類型 | 量程范圍 |
模擬量輸入 | ||||
| CPU 集成模擬量輸入 | 10 位 | 0 ~ 10 V | 0 ~ 27648 | |
SM 1231 4 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HD32-0XB0 | 12 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
SM 1231 4 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-5ND32-0XB0 | 15 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V，±1.25 V | -27648 ~ 27648 |
0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
| SM 1231 8 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HF32-0XB0 | 12 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
| 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
SM 1234 4 x 模擬量輸入/ 2 x 模擬量輸出 | 6ES7 234-4HE32-0XB0 | 12 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
| 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
| SB 1231 1 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HA30-0XB0 | 11 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
| 0~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
模擬量輸出 | ||||
SM 1232 2 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HB32-0XB0 | 14 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
13 位 | 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
SM 1232 4 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HD32-0XB0 | 14 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
13 位 | 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
| SM 1234 4 x 模擬量輸入/2 x 模擬量輸出 | 6ES7 234-4HE32-0XB0 | 14 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
13 位 | 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
| SB 1232 1 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HA30-0XB0 | 12 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
11 位 | 0~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
輸入信號精度計算
先明確兩個模擬量輸入模塊參數(shù)：
- 模擬量轉(zhuǎn)換的分辨率
- 模擬量轉(zhuǎn)換的精度（誤差）
分辨率是 A/D 模擬量轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度，即用多少位的數(shù)值來表示模擬量。S7-1200 模擬量模塊的轉(zhuǎn)換分辨率是12位，能夠反映模擬量變化的小單位是滿量程的 1/4096 。
數(shù)字化模擬值的表示方法及示例：
分辨率 | 模擬值 | |||||||||||||||
位 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
位值 |
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16位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
12位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
如上表所示，當(dāng)轉(zhuǎn)換精度小于16位時，相應(yīng)的位左側(cè)對齊，小變化位為 16 - 該模板分辨率，未使用的低位補(bǔ) “ 0 ”。 如表中 12 位 分辨率的模板則是從 16 - 12 = 4，即低字節(jié)的第四位 bit 3 開始變化，為其小變化單位 
= 8 （紅色圖框所示） ，bit 0~bit 2 則補(bǔ)“ 0 ”（紅色圖框黃色背景所示）。則 12 位模板 A/D 模擬量轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度為 / 
= 1/4096 。
模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，還受到轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，輸入的模擬量信號會有波動、噪聲和干擾，內(nèi)部模擬電路也會產(chǎn)生噪聲、漂移，這些都會對轉(zhuǎn)換的后精度造成影響。這些因素造成的誤差要大于 A/D 芯片的轉(zhuǎn)換誤差。
模擬量量程計算
可以使用STEP 7 Basic 指令列表 "Convert" 中的 “ SCALE_X ” 和 “ NORM_X ” 來轉(zhuǎn)換模擬量值。
計算公式：
SCALE_X_OUT = [（NORM_X_VALUE - NORM_X_MIN）/（NORM_X_MAX - NORM_X_MIN）] * （SCALE_X_MAX - SCALE_X_MIN） + SCALE_X_MIN
一、測量值轉(zhuǎn)換為工程量
如下圖1 程序所示，為標(biāo)準(zhǔn) 0~20 mA 模擬量輸入信號，對應(yīng) 0 ~ 80 MPa 壓力的量程換算示例
圖 1.測量值轉(zhuǎn)換為工程量示例
其中參數(shù)含義如下表1 所示：
表 1.
| 參數(shù)名稱 | 數(shù)據(jù)類型 | 參數(shù)含義 | 取值范圍 | |
電壓信號 | 電流信號 | |||
NORM_X_IN | Int | 模擬量通道輸入測量值 | -27648 ~ 27648 | 0 ~ 27648 |
NORM_X_LO_LIM | Int | 測量值下限 | -27648 | 0 |
NORM_X_HI_LIM | Int | 測量值上限 | 27648 | 27648 |
NORM_X_OUT | Real | 測量值規(guī)格化 | -1.0 ~ 1.0 | 0.0 ~ 1.0 |
SCALE_X_LO_LIM | Real | 工程量下限制 | --- | --- |
SCALE_X_HI_LIM | Real | 工程量上限制 | --- | --- |
SCALE_X_OUT | Real | 工程量值 | --- | --- |
注意：SM1231 新的模擬量模塊(例如 6ES7 231-4HD32-0XB0)增加了 4~20 mA范圍, 對于非標(biāo)準(zhǔn)信號例如電流通道接入 4 ~ 20 mA ，可以設(shè)置電流范圍 0-20mA 或者 4-20mA, 如下圖所示：
但是設(shè)置 0-20mA 或者 4-20mA 對應(yīng)不同的量程范圍和 NORM_X 通道測量值下限。如下表所示：
| 實(shí)際電流輸入 | 設(shè)置電流范圍 | 量程范圍 | NORM_X 通道測量值下限 |
| 0-20 mA | 0-20 mA | 0 -27648 | 0 |
| 4-20 mA | 0-20 mA | 5530- 27648 | 5530 |
| 4-20 mA | 0 - 27648 | 0 |
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二、工程量轉(zhuǎn)換為測量值
如下圖2 程序所示，為標(biāo)準(zhǔn) 4~20 mA 模擬量輸入信號，對應(yīng) 0 ~ 80 MPa 壓力的量程換算示例，同理需修正通道測量輸出值下限 SCALE_X_LO_LIM 為 5530
圖 2. 工程量轉(zhuǎn)換為測量值
其中參數(shù)含義如下表2 所示：
表 2.
| 參數(shù)名稱 | 數(shù)據(jù)類型 | 參數(shù)含義 | 取值范圍 | |
電壓信號 | 電流信號 | |||
NORM_X_IN | Real | 工程量給定值 | --- | --- |
NORM_X_LO_LIM | Real | 工程量下限值 | --- | --- |
NORM_X_HI_LIM | Real | 工程量上限值 | --- | --- |
NORM_X_OUT | Real | 工程量給定值規(guī)格化 | -1.0 ~ 1.0 | 0.0 ~ 1.0 |
SCALE_X_LO_LIM | Int | 測量輸出值下限 | -27648 | 0 |
SCALE_X_HI_LIM | Int | 測量輸出值上限 | 27648 | 27648 |
SCALE_X_OUT | Int | 測量輸出值 | -27648 ~ 27648 | 0 ~ 27648 |
說明：工程量相關(guān)值取決于使用現(xiàn)場，是無法確定有效值的，一能確定的關(guān)系是工程量給定或輸出值在工程量的下限值和上限值之間，在此不作過多表述。
模擬量模塊、信號板
信號類型
| 模板型號 | 訂貨號 | 分辨率 | 負(fù)載信號類型 | 量程范圍 |
模擬量輸入 | ||||
| CPU 集成模擬量輸入 | 10 位 | 0 ~ 10 V | 0 ~ 27648 | |
SM 1231 4 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HD32-0XB0 | 12 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
SM 1231 4 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-5ND32-0XB0 | 15 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V，±1.25 V | -27648 ~ 27648 |
0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
| SM 1231 8 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HF32-0XB0 | 12 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
| 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
SM 1234 4 x 模擬量輸入/ 2 x 模擬量輸出 | 6ES7 234-4HE32-0XB0 | 12 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
| 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
| SB 1231 1 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HA30-0XB0 | 11 位 + 符號位 | ±10 V ,±5 V,±2.5 V | -27648 ~ 27648 |
| 0~20 mA | 0 ~ 27648 | |||
模擬量輸出 | ||||
SM 1232 2 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HB32-0XB0 | 14 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
13 位 | 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
SM 1232 4 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HD32-0XB0 | 14 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
13 位 | 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
| SM 1234 4 x 模擬量輸入/2 x 模擬量輸出 | 6ES7 234-4HE32-0XB0 | 14 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
13 位 | 0~20 mA，4~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
| SB 1232 1 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HA30-0XB0 | 12 位 | ±10 V | -27648 ~ 27648 |
11 位 | 0~20 mA | 0 ~ 27648 | ||
輸入信號精度計算
先明確兩個模擬量輸入模塊參數(shù)：
- 模擬量轉(zhuǎn)換的分辨率
- 模擬量轉(zhuǎn)換的精度（誤差）
分辨率是 A/D 模擬量轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度，即用多少位的數(shù)值來表示模擬量。S7-1200 模擬量模塊的轉(zhuǎn)換分辨率是12位，能夠反映模擬量變化的小單位是滿量程的 1/4096 。
數(shù)字化模擬值的表示方法及示例：
分辨率 | 模擬值 | |||||||||||||||
位 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
位值 |
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16位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
12位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
如上表所示，當(dāng)轉(zhuǎn)換精度小于16位時，相應(yīng)的位左側(cè)對齊，小變化位為 16 - 該模板分辨率，未使用的低位補(bǔ) “ 0 ”。 如表中 12 位 分辨率的模板則是從 16 - 12 = 4，即低字節(jié)的第四位 bit 3 開始變化，為其小變化單位 = 8 （紅色圖框所示） ，bit 0~bit 2 則補(bǔ)“ 0 ”（紅色圖框黃色背景所示）。則 12 位模板 A/D 模擬量轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度為 / = 1/4096 。
模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，還受到轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，輸入的模擬量信號會有波動、噪聲和干擾，內(nèi)部模擬電路也會產(chǎn)生噪聲、漂移，這些都會對轉(zhuǎn)換的后精度造成影響。這些因素造成的誤差要大于 A/D 芯片的轉(zhuǎn)換誤差。
模擬量量程計算
可以使用STEP 7 Basic 指令列表 "Convert" 中的 “ SCALE_X ” 和 “ NORM_X ” 來轉(zhuǎn)換模擬量值。
計算公式：
SCALE_X_OUT = [（NORM_X_VALUE - NORM_X_MIN）/（NORM_X_MAX - NORM_X_MIN）] * （SCALE_X_MAX - SCALE_X_MIN） + SCALE_X_MIN
一、測量值轉(zhuǎn)換為工程量
如下圖1 程序所示，為標(biāo)準(zhǔn) 0~20 mA 模擬量輸入信號，對應(yīng) 0 ~ 80 MPa 壓力的量程換算示例
圖 1.測量值轉(zhuǎn)換為工程量示例
其中參數(shù)含義如下表1 所示：
表 1.
| 參數(shù)名稱 | 數(shù)據(jù)類型 | 參數(shù)含義 | 取值范圍 | |
電壓信號 | 電流信號 | |||
NORM_X_IN | Int | 模擬量通道輸入測量值 | -27648 ~ 27648 | 0 ~ 27648 |
NORM_X_LO_LIM | Int | 測量值下限 | -27648 | 0 |
NORM_X_HI_LIM | Int | 測量值上限 | 27648 | 27648 |
NORM_X_OUT | Real | 測量值規(guī)格化 | -1.0 ~ 1.0 | 0.0 ~ 1.0 |
SCALE_X_LO_LIM | Real | 工程量下限制 | --- | --- |
SCALE_X_HI_LIM | Real | 工程量上限制 | --- | --- |
SCALE_X_OUT | Real | 工程量值 | --- | --- |
注意：SM1231 新的模擬量模塊(例如 6ES7 231-4HD32-0XB0)增加了 4~20 mA范圍, 對于非標(biāo)準(zhǔn)信號例如電流通道接入 4 ~ 20 mA ，可以設(shè)置電流范圍 0-20mA 或者 4-20mA, 如下圖所示：
但是設(shè)置 0-20mA 或者 4-20mA 對應(yīng)不同的量程范圍和 NORM_X 通道測量值下限。如下表所示：
| 實(shí)際電流輸入 | 設(shè)置電流范圍 | 量程范圍 | NORM_X 通道測量值下限 |
| 0-20 mA | 0-20 mA | 0 -27648 | 0 |
| 4-20 mA | 0-20 mA | 5530- 27648 | 5530 |
| 4-20 mA | 0 - 27648 | 0 |
二、工程量轉(zhuǎn)換為測量值
如下圖2 程序所示，為標(biāo)準(zhǔn) 4~20 mA 模擬量輸入信號，對應(yīng) 0 ~ 80 MPa 壓力的量程換算示例，同理需修正通道測量輸出值下限 SCALE_X_LO_LIM 為 5530
圖 2. 工程量轉(zhuǎn)換為測量值
其中參數(shù)含義如下表2 所示：
表 2.
| 參數(shù)名稱 | 數(shù)據(jù)類型 | 參數(shù)含義 | 取值范圍 | |
電壓信號 | 電流信號 | |||
NORM_X_IN | Real | 工程量給定值 | --- | --- |
NORM_X_LO_LIM | Real | 工程量下限值 | --- | --- |
NORM_X_HI_LIM | Real | 工程量上限值 | --- | --- |
NORM_X_OUT | Real | 工程量給定值規(guī)格化 | -1.0 ~ 1.0 | 0.0 ~ 1.0 |
SCALE_X_LO_LIM | Int | 測量輸出值下限 | -27648 | 0 |
SCALE_X_HI_LIM | Int | 測量輸出值上限 | 27648 | 27648 |
SCALE_X_OUT | Int | 測量輸出值 | -27648 ~ 27648 | 0 ~ 27648 |
說明：工程量相關(guān)值取決于使用現(xiàn)場，是無法確定有效值的，一能確定的關(guān)系是工程量給定或輸出值在工程量的下限值和上限值之間，在此不作過多表述。
CPU224 XP 高速I/O
S7-200 CPU支持6路高速數(shù)字量輸入（CPU224/226）和兩路高速數(shù)字量輸出（用于PTO/PWM）。
新產(chǎn)品CPU224 XP高速輸入中的兩路支持更加高的速度。用作單相脈沖輸入時，可以達(dá)到200KHz；用作雙相90°正交脈沖輸入時，速度可達(dá)100KHz。
CPU224 XP的兩路高速數(shù)字量輸出速率可以達(dá)到100KHz。
圖1. CPU224 XP數(shù)字量接線
圖中：
- 高速輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1與Q0.2 - Q0.4成組支持5 - 24VDC電壓輸出
- 特高速輸入點(diǎn)I0.3/I0.4/I0.5支持5 - 24VDC電壓的源型或漏型輸入；同組其他輸入點(diǎn)電壓可以仍然是24VDC，單要求兩者的電源的公共端在1M處連接
CPU224 XP的高速數(shù)字量輸入
除了其他高速輸入端子外，CPU224 XP*的高速輸入端子為I0.3、I0.4、I0.5。
具體位置如圖1所示。
這些特高速輸入端可用作高速計數(shù)器輸入端，如表1所示：
表1. CPU224 XP高速輸入端子與計數(shù)器分配
| 模式 | 描述 | 輸入點(diǎn) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| HSCO | I0.0 | I0.1 | I0.2 | ||
| HSC1 | I0.6 | I0.7 | I1.0 | I1.1 | |
| HSC2 | I1.2 | I1.3 | I1.4 | I1.5 | |
| HSC3 | I0.1 | ||||
| HSC4 | I0.3 | I0.4 | I0.5 | ||
| HSC5 | I0.4 | ||||
| 0 | 帶有內(nèi)部方向控制的單相計數(shù)器 | 時鐘 | |||
| 1 | 時鐘 | 復(fù)位 | |||
| 2 | 時鐘 | 復(fù)位 | 啟動 | ||
| 3 | 帶有外部方向控制的單相計數(shù)器 | 時鐘 | 方向 | ||
| 4 | 時鐘 | 方向 | 復(fù)位 | ||
| 5 | 時鐘 | 方向 | 復(fù)位 | 啟動 | |
| 6 | 帶有增減計數(shù)時鐘的雙相計數(shù)器 | 增時鐘 | 減時鐘 | ||
| 7 | 增時鐘 | 減時鐘 | 復(fù)位 | ||
| 8 | 增時鐘 | 減時鐘 | 復(fù)位 | 啟動 | |
| 9 | A/B相正交計數(shù)器 | 時鐘A | 時鐘B | ||
| 10 | 時鐘A | 時鐘B | 復(fù)位 | ||
| 11 | 時鐘A | 時鐘B | 復(fù)位 | 啟動 | |
根據(jù)上表可以看出：
- 要達(dá)到單相200KHz高速脈沖輸入，可以使用HSC4和HSC5，分別輸入到I0.3、I0.4
- 要實(shí)現(xiàn)雙相90°正交高速脈沖輸入，可以使用HSC4；此時HSC5因?yàn)镮0.4被HSC4占用而不能使用
- HSC4可以工作在模式0、1、3、4、6、7、9、10
- HSC5可以工作在模式0
支持特高速輸入的I0.3、I0.4、I0.5可以接受5 - 24VDC信號；它們既可以用于高速脈沖輸入，也可以用于普通輸入信號。它們與本組輸入點(diǎn)（I0.0 - I0.7）一起，支持源型和漏型輸入。
CPU224 XP高速脈沖輸出
CPU224 XP的高速脈沖輸出Q0.0和Q0.1支持高達(dá)100KHz的頻率。
Q0.0和Q0.1支持5 - 24VDC輸出。但是它們必須和Q0.2 - Q0.4一起成組輸出相同的電壓。
高速輸出只能用在CPU224 XP DC/DC/DC型號
常問問題
CPU 224 XP 的高速計數(shù)器模式 12，是否可以計數(shù) 30 KHz 以上的脈沖？
CPU 224 XP 支持多 100 KHz 的高速脈沖輸出。S7-200 系列 CPU 只有高速計數(shù)器 HSC0, HSC3 能夠被設(shè)置為模式 12，使用的輸入端子為I0.0, I0.1，而不是特高速輸入端子：I0.3、I0.4、I0.5。非特高速脈沖信號輸入端由于硬件電路的限制（如光電耦合等）只能支持高 30 KHz 的高速脈沖輸入。
用戶使用高速計數(shù)器模式 12 時不需要任何外部連線，Q0.0(Q0.1) 與 I0.0(I0.1) 通過集成電路內(nèi)部關(guān)聯(lián)，越過了外部信號處理電路，因此 HSC0(HSC1) 可以計 100KHz 或者更高頻率的脈沖。用戶在使用向?qū)渲?S7-200 內(nèi)部 PTO/PWM 操作時，勾選“使用高速計數(shù)器HSCx（模式12）自動計數(shù)線性 PTO 生成的脈沖”即可。
CPU224 XP的高速輸入（I0.3/4/5）是5VDC信號，其他輸入點(diǎn)是否可以接24VDC信號？
可以。只需將兩種信號供電電源的公共端都連接到1M端子。這兩種信號必須同時為漏型或源型輸入信號。
CPU224 XP的高速輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1接5V電源，其他點(diǎn)如Q0.2/3/4是否可以接24V電壓？
不可以。必須成組連接相同的電壓等級。
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