化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門子6SL3040-1MA00-0AA0
6SL3040-1MA00-0AA0
SINAMICS 控制單元 CU320-2 DP 帶 PROFIBUS 接口 不帶 CF 卡
S7-200模擬量模塊系列
模擬信號(hào)是指在一定范圍內(nèi)連續(xù)的信號(hào)（如電壓、電流)，這個(gè)“一定范圍”可以理解為模擬量的有效量程。在使用S7-200模擬量時(shí)，需要注意信號(hào)量程范圍，撥碼開關(guān)設(shè)置，模塊規(guī)范接線，指示燈狀態(tài)等信息。
本文中，我們按照S7-200模擬量模塊類型進(jìn)行分類介紹：
1.AI 模擬量輸入模塊?
2.AO模擬量輸出模塊?
3.AI/AO模擬量輸入輸出模塊
4.常見問題分析
首先，請(qǐng)參見“S7-200模擬量全系列總覽表”，初步了解S7-200模擬量系列的基本信息，具體內(nèi)容請(qǐng)參見下文詳細(xì)說明：
AI 模擬量輸入模塊
A. 普通模擬量輸入模塊：
如果，傳感器輸出的模擬量是電壓或電流信號(hào)（如±10V或0~20mA），可以選用普通的模擬量輸入模塊，通過撥碼開關(guān)設(shè)置來選擇輸入信號(hào)量程。注意：按照規(guī)范接線，盡量依據(jù)模塊上的通道順序使用（A->D），且未接信號(hào)的通道應(yīng)短接。具體請(qǐng)參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)》的附錄A-模擬量模塊介紹。
4AI EM231模塊：
首先，模擬量輸入模塊可以通過設(shè)置撥碼開關(guān)來選擇信號(hào)量程。開關(guān)的設(shè)置應(yīng)用于整個(gè)模塊，一個(gè)模塊只能設(shè)置為一種測量范圍，且開關(guān)設(shè)置只有在重新上電后才能生效。也就是說，撥碼設(shè)置一經(jīng)確定后，這4個(gè)通道的量程也就確定了。如下表所示：
注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的撥碼開關(guān)設(shè)置是一樣的，也就是說，當(dāng)撥碼開關(guān)設(shè)置為這種時(shí)，輸入通道的信號(hào)量程，可以是0~5V，也可以是0~20mA。
8AI EM231模塊：
8AI的EM231模塊，第0->5通道只能用做電壓輸入，只有第6、7兩通道可以用做電流輸入，使用撥碼開關(guān)1、2對(duì)其進(jìn)行設(shè)置：當(dāng)sw1=ON，通道6用做電流輸入；sw2=ON時(shí)，通道7用做電流輸入。反之，若選擇為OFF，對(duì)應(yīng)通道則為電壓輸入。
注：當(dāng)?shù)?、7道選擇為電流輸入時(shí)，第0->5通道只能輸入0-5V的電壓。
B. 測溫模擬量輸入模塊（熱電偶TC；熱電阻RTD）：
如果，傳感器是熱電阻或熱電偶，直接輸出信號(hào)接模擬量輸入，需要選擇特殊的測溫模塊。測溫模塊分為熱電阻模塊EM231RTD和熱電偶模塊EM231TC。注意：不同的信號(hào)應(yīng)該連接至相對(duì)應(yīng)的模塊，如：熱電阻信號(hào)應(yīng)該使用EM231RTD，而不能使用EM231TC。且同一模塊的輸入類型應(yīng)該*，如：Pt1000和Pt100不能同時(shí)應(yīng)用在一個(gè)熱電阻模塊上。
熱電偶模塊TC：
EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型熱電偶，不支持B型熱電偶。通過撥碼設(shè)置，模塊可以實(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。另外，該模塊具有斷線檢測功能，未用通道應(yīng)當(dāng)短接，或者并聯(lián)到旁邊的實(shí)際接線通道上。?
熱電阻模塊RTD：
熱電阻的阻值能夠隨著溫度的變化而變化，且阻值與溫度具有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，這種關(guān)系是電阻變化率α。RTD模塊的撥碼開關(guān)設(shè)置與α有關(guān)，如下圖所示，就算同是 Pt100，α值不同時(shí)撥碼開關(guān)的設(shè)置也不同。在選擇熱電阻時(shí)，請(qǐng)盡量弄清楚α參數(shù)，按 照對(duì)應(yīng)的撥碼去設(shè)置。具體請(qǐng)參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)》的附錄A-熱電偶和熱電阻擴(kuò)展模塊介紹。
EM231 RTD模塊具有斷線檢測功能，未用通道不能懸空，接法方式如下：
（1）請(qǐng)將一個(gè)電阻按照與已用通道相同的接線方式連接到空的通道，注意：電阻的阻值必須和RTD的標(biāo)稱值相同；
（2）將已經(jīng)接好的那一路熱電阻的所有引線，一一對(duì)應(yīng)連接到空的通道上。
因?yàn)闊犭娮璺?線制、3線制、4線制，所以RTD模塊與熱電阻的接線有3種方式，如圖所示。其中，精度高的是4線連接，精度低的是2線連接。
提示：
（1）. 在STEP7 Micor/WIN軟件中（S7-200的編程軟件），對(duì)于模擬量輸入通道設(shè)有軟件濾波功能，如圖所示，具體請(qǐng)參見《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->系統(tǒng)塊-模擬量濾波。
但是，在系統(tǒng)塊中設(shè)置模擬量通道濾波時(shí)，RTD和TC模塊占用的模擬量通道，應(yīng)禁止濾波功能。
西門子6SL3040-1MA00-0AA0
（2） EM231 TC和RTD模塊上，均有24V電源指示燈和SF故障指示燈。如圖所示：（a）若24V電源指示燈=OFF，則說明該模塊沒有24V工作電源；（b）若SF紅燈閃爍，原因可能是：模塊內(nèi)部軟件檢測出外接斷線，或者輸入超出范圍。
注：具體請(qǐng)參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->EM231 RTD/EM231 TC。
AO模擬量輸出模塊
S7-200的擴(kuò)展模塊里，分別有2路、4路的模擬量輸出模塊EM232。根據(jù)接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號(hào)類型，電壓：±10V，電流：0~20mA（4~20mA）。
AI/AO模擬量輸入輸出模塊
(A) CPU模塊本體集成的2路AI和1路AO
S7-200只有CPU 224XP和CPU224XPsi，本體集成有模擬量通道。其中，2路AI是：電壓信號(hào)±10V，1路AO是：電壓信號(hào)0~10V；或者電流信號(hào)0~20mA(4~20mA)，輸出信號(hào)類型可以通過硬件接線來選擇。
(B) EM235模擬量輸入輸出模塊
EM235模塊有4路AI和1路AO。通過撥碼開關(guān)設(shè)置來選擇4路AI通道的輸入信號(hào)程，如下表所示，這個(gè)模塊可以測量毫伏級(jí)（mV）的信號(hào)；1路AO是：電壓信號(hào) ±10V；或電流信號(hào)0~20mA（4~20mA），可以根據(jù)硬件接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號(hào)類型。
注：模塊上的電位計(jì)是用來調(diào)節(jié)輸入信號(hào)和轉(zhuǎn)換數(shù)值的放大關(guān)系，在模塊出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置好了，如無需要，請(qǐng)不要隨意更改。
常見問題分析
A．模擬量輸入與數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系：
模擬量信號(hào)（0~10V，0~5V或0~20mA）在S7-200 CPU內(nèi)部用0~32000的數(shù)值表示（注：4~20mA對(duì)應(yīng)6400~32000），這兩者之間有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，如圖所示：
B．模擬量模塊的硬件接線介紹
（1）CPU 224 XP集成有2路電壓輸入，接線方法見a：分別為A+和M、B+和M，此時(shí)只能輸入±10V 電壓信號(hào)。
CPU 224XP還集成有1路模擬量輸出信號(hào)。電流輸出如圖b，將負(fù)載接在I和M端子之間；電壓輸出如圖c，將負(fù)載接在V和M端子之間。
（2）模擬量輸入的接線方式
以4AI EM231模塊為例，分別介紹電壓、電流型輸入信號(hào)的接線方式，如圖所示。注意：此接線圖是一個(gè)示意圖，表述的是不同的接線方式，并不是指該模塊只有A通道可以接入電壓，B通道必須懸空，C和D通道只能接入電流。
當(dāng)您的信號(hào)為電壓輸入時(shí)可以參考接線方法a，以此類推。
方式a. 電壓輸入方式：信號(hào)正接A+；信號(hào)負(fù)接A-；
方式b. 未用通道接法（不要懸空）：未用通道需短接，如B+和B-短接；
方式c. 電流輸入方式（四線制）：信號(hào)正接C+，同時(shí)C+與RC短接；信號(hào)負(fù)接C-，同時(shí)C-和模塊的M端短接。
方式d. 電流輸入方式（兩線制）：信號(hào)線接D+，同時(shí)D+與RD短接；電源M端接D-，同時(shí)和模塊的M端短接。
注：具體請(qǐng)參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->模擬量模塊接線。
（3）電流型信號(hào)輸入接線方式
電流型信號(hào)的接線方式，分為四線制、三線制、二線制接法。這里討論的“幾線制”，是以傳感器或儀表變送器是否需要外供電源來區(qū)別的，而并不是指EM231模塊需要幾根信號(hào)線，或該變送器的信號(hào)線輸出。
a. 四線制-電流型信號(hào)的接法：
四線制信號(hào)是指信號(hào)設(shè)備本身外接供電電源，同時(shí)有信號(hào)+、信號(hào)-兩根信號(hào)線輸出。供電電源可有220VAC或24VDC，接線如圖所示：
b. 三線制-電流型信號(hào)的接法：
三線制信號(hào)是指信號(hào)設(shè)備本身外接供電電源，只有一根信號(hào)線輸出，該信號(hào)線與電源線共用公共端，通常情況是共負(fù)端的。接線如圖所示：
注：若設(shè)備的24VDC供電電源與EM231模塊的供電電源不是同一個(gè)電源，那么，需要將模塊的M端與該通道的負(fù)端引腳短接（如，M和C-短接）。這是為了使模塊與測量通道工作在同一的參考電壓，也就是等電位。下面的二線制接法同理。
c. 二線制-電流型信號(hào)的接法：
二線制信號(hào)是指信號(hào)設(shè)備本身只有兩根外接線，設(shè)備的工作電源由信號(hào)線提供，即其中一根線接電源，另一根線是信號(hào)輸出。接線如圖所示：
C．224XP本體集成的AI，能否接電流信號(hào)0~20mA？
1、概述
優(yōu)化電機(jī)功能可以在項(xiàng)目配置中選擇，配置結(jié)束后通過施加使能命令開始優(yōu)化；也可以在項(xiàng)目配置結(jié)束后，通過專家參數(shù)方式完成。
> 如有必要需對(duì)變頻器先進(jìn)行參數(shù)工廠復(fù)位（P0010=30、P0970=1）。
優(yōu)化順序:
1).完成項(xiàng)目配置并依照電機(jī)銘牌正確輸入電機(jī)額定數(shù)據(jù)及編碼器類型
2).執(zhí)行電機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算P340
3).電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)P1910
4).依照實(shí)際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能調(diào)整速度環(huán)參數(shù)（調(diào)試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
5).電機(jī)數(shù)據(jù)及控制數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化P1960
電機(jī)優(yōu)化條件：電機(jī)冷態(tài)，抱閘沒有閉合、有效措施確保機(jī)械系統(tǒng)無危險(xiǎn)
2、優(yōu)化過程
a.電機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算
P340是基于電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的計(jì)算（定/轉(zhuǎn)子阻抗感抗等）該過程不必使能變頻器。計(jì)算結(jié)束后P340自動(dòng)恢復(fù)為0。
b.電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)
P1910用于電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)，該過程需要使能變頻器。辨識(shí)過程中
1. 變頻器有輸出電壓，輸出電流，
2. 電機(jī)可能轉(zhuǎn)動(dòng)大210?
P1910 = -3 接受識(shí)別結(jié)果
P1910 = -2 辨識(shí)過程中，若變頻器發(fā)現(xiàn)編碼器反向則報(bào)故障F07933，此時(shí)應(yīng)檢查電機(jī)或編碼器方向若正確則設(shè)定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機(jī)接線并重新執(zhí)行辨識(shí)過程。
P1910 = -1數(shù)據(jù)辨識(shí)但不接受
P1910 = 0 禁止數(shù)據(jù)辨識(shí)
P1910 = 1 數(shù)據(jù)辨識(shí)并接受辨識(shí)結(jié)果
P1910=1 將計(jì)算：定子冷態(tài)阻抗P350、轉(zhuǎn)子冷態(tài)阻抗P354、定子漏感P356、轉(zhuǎn)子漏感P358、主電感P360。
電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)步驟：
i. 設(shè)P1910=1
ii. 使能 ON/OFF1
辨識(shí)結(jié)束后P1910自動(dòng)恢復(fù)為0
速度環(huán)動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)化:
依照實(shí)際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能優(yōu)化速度P1460/P1470、P1662/P1472（調(diào)試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
c.電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)
電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)由P1959 + P1960配合使用
出廠默認(rèn)值P1959. 1、2、5、6、7、9、10 都已激活
P1960 = -3 接受識(shí)別結(jié)果
P1960 = -2 辨識(shí)過程中，若變頻器發(fā)現(xiàn)編碼器反向則報(bào)故障F07933，此時(shí)應(yīng)檢查電機(jī)或編碼器方向若正確則設(shè)定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機(jī)接線并重新執(zhí)行辨識(shí)過程。
P1960 = -1數(shù)據(jù)辨識(shí)但不接受
P1960 = 0 禁止數(shù)據(jù)辨識(shí)
P1960 = 1 數(shù)據(jù)辨識(shí)并接受辨識(shí)結(jié)果
電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)，需要使能變頻器。辨識(shí)過程將完成：
? 計(jì)算磁化曲線
? 計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比例（P342）等
動(dòng)態(tài)辨識(shí)步驟：
1. 電機(jī)空載以精確計(jì)算電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（如電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等）。
2. 電機(jī)帶載優(yōu)化，帶載后系統(tǒng)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等發(fā)生變化需執(zhí)行p1959=4, P1960=1以完成動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
3. 如果項(xiàng)目配置時(shí)選擇了擴(kuò)展的給定通道（Extended Setpoint）斜坡函數(shù)發(fā)生器有效，建議在做空載優(yōu)化時(shí)通過設(shè)置P1958=0 取消（P1958僅在電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)時(shí)有效），同時(shí)不要使用旋轉(zhuǎn)方向禁止功能P1959.14=1、P1959.15=1。
4. 若電機(jī)帶載后需要測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則需根據(jù)負(fù)載及機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況設(shè)定斜坡上升下降時(shí)間P1958≠0，然后執(zhí)行P1960=1、P1958=4，優(yōu)化過程中只有電流及速度限幅有效。
5. 選擇優(yōu)化項(xiàng)目
- 設(shè)P1960+P1959
- 使能 ON/OFF1
電機(jī)辨識(shí)過程中電機(jī)會(huì)加速至大轉(zhuǎn)速，優(yōu)化過程中只有大電流P640和大轉(zhuǎn)速P1082有效，辨識(shí)結(jié)束后P1960自動(dòng)恢復(fù)為0。
注：若機(jī)械系統(tǒng)沒有條件執(zhí)行電機(jī)空載優(yōu)化，可直接進(jìn)行帶載優(yōu)化，此時(shí)必須考慮機(jī)械條件限制如：
機(jī)械負(fù)載慣性
機(jī)械強(qiáng)度
運(yùn)動(dòng)速度
位移的限制等
對(duì)于前三種情況（機(jī)械負(fù)載慣性、機(jī)械強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度）可適當(dāng)調(diào)整P1958、P640、P1082，通過使用斜坡上升/下降時(shí)間、速度限制、電流限制來減少機(jī)械承受的壓力做輔助保護(hù)。
對(duì)于第四種情況（機(jī)械位置有限制）則好不做動(dòng)態(tài)優(yōu)化或可通過P1959.14和P1959.15做限位。
優(yōu)化完成后必須存儲(chǔ)參數(shù)到CF卡上：
可通過STARTER調(diào)試軟件執(zhí)行 copy RAM to ROM或設(shè)定參數(shù)P971=1、P977=1
S120驅(qū)動(dòng)第三方伺服電機(jī)必要的電機(jī)數(shù)據(jù)：
P305、P311、P314、P316、P322、P323、P400、P341、P350、P353、P356
化工儀器網(wǎng)