西門子PLC模擬量問題

 問題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字長,所以地址 必須從偶數(shù)字節(jié)開始, 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每個模擬量輸出模塊占兩個通道，即使第一個模塊只有一個輸出AQW0 (EM235只有一個模擬量輸出), 第二個模塊模擬量輸出地址也應從AQW4開始尋址，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？
    　　 回答:
    　　 模擬量輸入模塊可以通過撥碼開關設置為不同的測量方法。開關的設置應用于整個模塊，一個模塊只能設置為一種測量范圍。(注:開關設置只有在重新上電后才能生效)
    　　 輸入阻抗與連接有關：電壓測量時，輸入是高阻抗為10 MOhm ；電流測量時，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端與所有信號負端連接, 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4-20mA 傳感器, 測量值必須通過編程進行相應的轉(zhuǎn)換.
    　　輸入轉(zhuǎn)換: X=32000 *(AIWx – 6400) /(32000 – 6400)
    　輸出轉(zhuǎn)換: Y=計算值*(32000 – 6400)/32000 + 6400
    問題3:
    　　為什么使用S7-200 模擬量輸入模塊時接收到一個變動很大的不穩(wěn)定的值？
    　　 回答:
    　　1.你可能使用了一個自供電或隔離的傳感器電源，兩個電源沒有彼此連接。這將會產(chǎn)生一個很高的上下振動的共模電壓，影響模擬量輸入值。
    　　2.另一個原因可能是模擬量輸入模塊接線太長或絕緣不好。
    　　補救措施:
    　　1.連接傳感器輸入的負端與模塊上的公共M 端以補償此種波動。
    　　 注意:
    　　 事前要確定，這是兩個電源間的連接。如果另外一個連接已經(jīng)存在了，當再添加公共連接時可能會產(chǎn)生一個多余的補償電流。
    　　 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)域包含了由幾個采樣的平均值計算得出的值。用過去已有的N個采樣值計算該值, 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 問題4: 為什么使用S7-200 模擬量輸入模塊時接收到信號變化很慢？
    　　 回答:
    　　 因為你使用了濾波器，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。
    　　
    　　問題5: EM231 RTD（熱電阻）模塊接線
    　　 EM231 RTD模塊的詳細接線和DIP開關設置請參照《S7-200系統(tǒng)手冊》中的附錄A。
    　　
    　　EM231 RTD模塊常見問題
    　　•模塊上的SF紅燈為何閃爍？
    　　
    　　 SF紅燈閃爍有兩個原因：模塊內(nèi)部軟件檢測出外接熱電阻斷線，或者輸入超出范圍。由于上述檢測是兩個輸入通道共用的，所以當只有一個通道外接熱電阻時，SF燈必然閃爍。解決方法是將一個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。 •什么是正向標定、負向標定？
    　　
    　　 正向標定值是3276.7度（華氏或攝氏），負向標定值是-3276.8度。如果檢測到斷線、輸入超出范圍時，相應通道的數(shù)值被自動設置為上述標定值。
    　　
    　　•熱電阻的技術參數(shù)不是很清楚，如何在DIP開關上設置類型？
    　　
    　　 應該盡量弄清除熱電阻的參數(shù)。否則可以使用缺省設置。
    　　 PLC
    　　 注意
    　　 EM231 RTD模塊占用的模擬量通道，在系統(tǒng)塊中設置模擬量通道濾波時，應禁止濾波功能。
    　　
    　　問題6:EM235是否能用于熱電阻測溫？
    　　 EM235不是用于與熱電阻連接測量溫度的模塊，勉強使用容易帶來故障。強烈建議使用EM231 RTD模塊。
    　　
    　　問題7: EM231 TC（熱電偶）模塊常見問題
    　　•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是否需要補償導線？
    　　EM231 TC可以設置為由模塊實現(xiàn)冷端補償，但仍然需要補償導線進行熱電偶的自由端補償。
    　　•EM231 TC模塊SF燈為何閃爍？
    　　o如果選擇了斷線檢測，則可能是斷線。應當短接未使用的通道。
    　　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、模擬量擴展模塊接線圖及模塊設置
    2、模擬量擴展模塊的尋址
    3、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換
    4、編程實例
   
    模擬量擴展模塊接線圖及模塊設置
   
    EM235是常用的模擬量擴展模塊，它實現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。下面以EM235為例講解模擬量擴展模塊接線圖，如圖1。
   
    圖1
    圖1演示了模擬量擴展模塊的接線方法，對于電壓信號，按正、負極直接接入X＋和X－；對于電流信號，將RX和X＋短接后接入電流輸入信號的“＋"端；未連接傳感器的通道要將X＋和X－短接。
    對于某一模塊，只能將輸入端同時設置為一種量程和格式，即相同的輸入量程和分辨率。（后面將詳細介紹）
    EM235的常用技術參數(shù)：
    模擬量輸入特性
    模擬量輸入點數(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
    模擬量輸出點數(shù) 1
    信號范圍 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
    下表說明如何用DIP開關設置EM235擴展模塊，開關1到6可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。
   
    EM235開關 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 無效
    ON OFF OFF 0.8
    OFF ON OFF 0.4
    OFF OFF ON 0.2
    由上表可知，DIP開關SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當SW6為ON時，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為OFF時，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DIP開關的功能進行排列組合，所有的輸入設置如下表：
    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DIP開關決定了所有的輸入設置。也就是說開關的設置應用于整個模塊，開關設置也只有在重新上電后才能生效。
    輸入校準
    模擬量輸入模塊使用前應進行輸入校準。其實出廠前已經(jīng)進行了輸入校準，如果OFFSET和GAIN電位器已被重新調(diào)整，需要重新進行輸入校準。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、 用一個變送器，一個電壓源或一個電流源，將零值信號加到一個輸入端。
    D、 讀取適當?shù)妮斎胪ǖ涝贑PU中的測量值。
    E、 調(diào)節(jié)OFFSET（偏置）電位計，直到讀數(shù)為零，或所需要的數(shù)字數(shù)據(jù)值。
    F、 將一個滿刻度值信號接到輸入端子中的一個，讀出送到CPU的值。
    G、 調(diào)節(jié)GAIN（增益）電位計，直到讀數(shù)為32000或所需要的數(shù)字數(shù)據(jù)值。
    H、 必要時，重復偏置和增益校準過程。
    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，模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）的12位讀數(shù)是左對齊的。最高有效位是符號位，0表示正值。在單極性格式中，3個連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）每變化1個單位，數(shù)據(jù)字則以8個單位變化。在雙極性格式中，4個連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器每變化1個單位，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齊的，最高有效位是符號位，0表示正值。
   
    模擬量擴展模塊的尋址
    每個模擬量擴展模塊，按擴展模塊的先后順序進行排序，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)格式為一個字長，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。例如：AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。每個模擬量擴展模塊至少占兩個通道，即使第一個模塊只有一個輸出AQW0,第二個模塊模擬量輸出地址也應從AQW4開始尋址，以此類推。
    圖4演示了CPU224后面依次排列一個4輸入/4輸出數(shù)字量模塊，一個8輸入數(shù)字量模塊，一個4模擬輸入/1模擬輸出模塊，一個8輸出數(shù)字量模塊，一個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
    假設模擬量的標準電信號是A0—Am（如：4—20mA），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為D0—Dm（如：6400—32000），設模擬量的標準電信號是A，A/D轉(zhuǎn)換后的相應數(shù)值為D，由于是線性關系，函數(shù)關系A＝f（D）可以表示為數(shù)學方程：
    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值計算出A值。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關系D＝f（A）可以表示為數(shù)學方程：
    模擬量輸入：D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。
    具體舉一個實例，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
    假設該模擬量與AIW0對應，則當AIW0的值為12800時，相應的模擬電信號是6400×16／25600＋4＝8mA。
    又如，某溫度傳感器，－10—60℃與4—20mA相對應，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)換理解起來比較困難，該段多讀幾遍，結(jié)合所舉例子，就會理解。為了讓您方便地理解，我們再舉一個例子：
    某壓力變送器，當壓力達到滿量程5MPa時，壓力變送器的輸出電流是20mA，AIW0的數(shù)值是32000?？梢?，每毫安對應的A/D值為32000/20，測得當壓力為0.1MPa時，壓力變送器的電流應為4mA，A/D值為（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實際壓力值（單位為KPa）的計算公式為：
    VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（單位：KPa）
   
    編程實例
    您可以組建一個小的實例系統(tǒng)演示模擬量編程。本實例的的CPU是CPU222，僅帶一個模擬量擴展模塊EM235，該模塊的第一個通道連接一塊帶4—20mA變送輸出的溫度顯示儀表，該儀表的量程設置為0—100度，即0度時輸出4mA，100度時輸出20mA。溫度顯示儀表的鉑電阻輸入端接入一個220歐姆可調(diào)電位器，簡單編程如下：
   
    溫度顯示值＝（AIW0-6400）/256
   
    編譯并運行程序，觀察程序狀態(tài)，VW30即為顯示的溫度值，對照儀表顯示值是否一致。