SM331模擬量輸入模塊

模擬量輸入模塊SM331（圖）模擬量輸入模塊SM331SM331用于將現(xiàn)場(chǎng)各種模擬量傳感器輸出的直流電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓、電流信號(hào)。SM331也可以直接連接不帶附加放大器的的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻）。模擬量輸入模塊SM331

模擬量輸入(簡(jiǎn)稱(chēng)模入(AI))模塊SM331目前有三種規(guī)格型號(hào)，即8AI×l2位模塊、2AI×l2位模塊和8AI×l6位模塊。

SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開(kāi)關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換采用積分方法，被測(cè)模擬量的精度是所設(shè)定的積分時(shí)間的正函數(shù)。即積分時(shí)間越長(zhǎng)，被測(cè)值的精度越高。SM331可選四檔積分時(shí)間：2.5ms、16.7ms、20ms和l00ms，相對(duì)應(yīng)的以位表示的精度為8、12、12和14。

模擬量輸入模塊測(cè)量范圍的設(shè)定

模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)種類(lèi)用安裝在模塊側(cè)面的量程卡（量程模塊）來(lái)設(shè)置，量程卡安裝在模擬量輸入模塊的側(cè)面，每?jī)蓚€(gè)通道為一組，共用一個(gè)量程卡，下圖中的模塊共用8個(gè)通道，因此有4個(gè)量程卡。量程卡可以設(shè)定為“A”、“B”、“C”、“D”4個(gè)位置，其常見(jiàn)的含義為：“A”為熱電阻、熱電偶；“B”為電壓；“C”為四線(xiàn)制電流；“D”為兩線(xiàn)制電流。量程卡插入輸入模塊后，如果量程卡上的標(biāo)記C與輸入模塊上的標(biāo)記相對(duì)，則量程卡被設(shè)置在C位置。模塊出廠時(shí)，量程卡預(yù)設(shè)在B位置。如果需要調(diào)整量程卡，步驟如下：

將量程卡從模擬量輸入模塊中卸下

將量程卡插入模擬量輸入模塊

模擬量模塊的用途生產(chǎn)過(guò)程物理量標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)傳感器變送器?壓力?

溫度?

流量?

速度?

pH值?

粘性?

等±500mV±1V±5V±10V±20mA4...20mA等DAC

PQW...PQW...:::PQW...模擬量輸出模塊MR模塊ADC結(jié)果存儲(chǔ)器PIW...PIW...:::PIW...模擬量輸入模塊CPU::::::LPIW304TPQW320:模擬執(zhí)行器

物理量......................................

模擬量模塊具有許多特性，可以通過(guò)參數(shù)賦值，來(lái)設(shè)定模塊的特性。參數(shù)分為動(dòng)態(tài)參數(shù)和靜態(tài)參數(shù)兩種。通常使用STEP7對(duì)模擬量模塊進(jìn)行靜態(tài)與動(dòng)態(tài)參數(shù)賦值，此時(shí)CPU必須處于“STOP”模式。當(dāng)設(shè)定完所有的參數(shù)后，應(yīng)將參數(shù)下載到CPU。當(dāng)CPU從“STOP”模式轉(zhuǎn)換為“RUN”模式時(shí)，CPU即可將參數(shù)傳送到每個(gè)模擬量模塊；如果沒(méi)有使用STEP7進(jìn)行參數(shù)賦值，模塊將使用默認(rèn)設(shè)置。通過(guò)系統(tǒng)功能SFC55，可以修改當(dāng)前用戶(hù)程序中的動(dòng)態(tài)參數(shù)，但必須注意，在CPU進(jìn)行RUN→STOP、STOP→RUN轉(zhuǎn)換后，使用STEP7所設(shè)定的參數(shù)將再次恢復(fù)。模擬量模塊參數(shù)

SM331端子及英文縮寫(xiě)含義FAQ:FrequentlyAskedQuestions經(jīng)常問(wèn)到的問(wèn)題M+:Measuringlead(positive)信號(hào)線(xiàn)（正）M–:Measuringlead(negative)信號(hào)線(xiàn)（負(fù)）MANA:Referencepotentialoftheanalogmeasuringcircuit模擬量輸入回路的參考電勢(shì)M:Groundterminal接地端L+:Terminalfor24VDCsupplyvoltage24VDC電源接線(xiàn)端UCM:PotentialdifferencebetweeninputsandreferencepotentialoftheMANAmeasuringcircuit信號(hào)輸入端與MANA間的電勢(shì)差UISO:PotentialdifferencebetweenMANAandMterminalofCPUMANA與CPU的M端間的電勢(shì)差I(lǐng)+:Measuringleadforcurrentinput電流輸入測(cè)量端U+:Measuringleadforvoltageinput電壓輸入測(cè)量端模擬量輸入模塊與傳感器的連接

為了減少電磁干擾，對(duì)于模擬信號(hào)應(yīng)使用屏蔽雙絞電纜，并且模擬信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)該兩端接地。如果電纜兩端存在電位差，將會(huì)在屏蔽層中產(chǎn)生等電勢(shì)耦合電流，造成對(duì)模擬信號(hào)的干擾。在這種情況下，應(yīng)該讓電纜的屏蔽層一端接地。

帶隔離的模擬量輸入模塊

一般情況下，CPU的接地端子與M端子用短接片連接。帶隔離的模擬量輸入模塊的測(cè)量電路參考點(diǎn)MANA與CPU模塊的M端子之間沒(méi)有電氣連接，見(jiàn)圖.。如果參考電壓UANA和CPU的M端存在一個(gè)電位差UISO，必須選用帶隔離的模擬量輸入模塊，通過(guò)在MANA端子和CPU的M端子之間使用一根等電位連接導(dǎo)線(xiàn)，可以確保UISO不會(huì)超過(guò)允許值。連接帶隔離的傳感器與帶隔離的模擬量輸入模塊使用內(nèi)部補(bǔ)償?shù)臒犭娕寂c模擬量輸入模塊的連接

使用補(bǔ)償盒的熱電偶與模擬量輸入模塊的連接

模擬量模塊的診斷

模塊有故障出現(xiàn)時(shí)將會(huì)執(zhí)行下列操作:(1)將診斷報(bào)文送入模擬量模塊的診斷區(qū)中，并傳送到CPU。

(2)模擬量模塊中的故障指示燈亮

(3)如果己經(jīng)用STEP7中允許產(chǎn)生"診斷中斷"功能，將觸發(fā)一個(gè)診斷中斷，并調(diào)用OB82。用戶(hù)可以通過(guò)用戶(hù)程序中的SFC，讀出詳細(xì)的診斷報(bào)文。在模塊診斷中，可以查看STEP7中的故障原因(參見(jiàn)STEP7的在線(xiàn)幫助)。當(dāng)CPU檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，不管參數(shù)如何設(shè)置，模擬量輸入模塊輸出模擬測(cè)量值7FFFH，它表示上溢出、故障或通道被禁止使用。S7-300模擬量模塊的尋址IM256

to270336

to350352

to366368

to382304

to318320

to334272

to286288

to302(發(fā)送)槽口號(hào) 234567891011384

to398400

to414432

to446448

to462464

to478480

to494496

to510416

to430機(jī)架1R0電源模塊IM(接收)

電源模塊CPU512

to526528

to542544

to558560

to574576

to590592

to606608

to622624

to638機(jī)架2IM(接收)

電源模塊機(jī)架3640to654656to670672to686688

to702704

to718720

to734736

to750752

to766IM(接收)

電源模塊模擬量尋址

在第一個(gè)信號(hào)模塊插槽位置的模擬量輸入/輸出板的地址為256,上圖給出了模塊插槽和模塊地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。每個(gè)模擬量模塊自動(dòng)按16個(gè)字節(jié)的地址寄存器分配地址每個(gè)模擬量值占用2個(gè)字節(jié)。模擬量模塊的輸入/輸出通道從實(shí)際插槽的相同基地址開(kāi)始編號(hào)。S7-300系統(tǒng)的實(shí)際I/O與CPU內(nèi)的外設(shè)存儲(chǔ)區(qū)（PI和PQ）相對(duì)應(yīng)。模擬量輸入的標(biāo)識(shí)是PIW，模擬量輸出的標(biāo)識(shí)是PQW。因?yàn)槟M量的起始地址是256，所以在第一個(gè)機(jī)架的第一個(gè)模塊上，第一個(gè)通道的地址是PIW256。最后一個(gè)模擬量的地址是766。

模擬值的表示

模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱(chēng)為模擬值，模擬值用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)來(lái)表示，最高位（第15位）為符號(hào)位，正數(shù)的符號(hào)位為0，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1。模擬量模塊的模擬值位數(shù)（即轉(zhuǎn)換精度）可以設(shè)置為9~15位（與模塊的型號(hào)有關(guān)，不包括符號(hào)位），如果模擬值的精度小于15位，則模擬值左移，使其最高位（符號(hào)位）在16位字的最高位（第15位），模擬值左移后未使用的低位則填入“0”，這種處理方法稱(chēng)為“左對(duì)齊”。電壓測(cè)量范圍為±l0~±lV的模擬值表示如表所示

模擬量的規(guī)格化

一個(gè)模擬量輸入信號(hào)在PLC內(nèi)部已經(jīng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)，而通常希望得到該模擬輸入對(duì)應(yīng)的具體的物理量數(shù)值（如壓力值、流量值等）或?qū)?yīng)的物理量占量程的百分比數(shù)值等，因此就需要對(duì)模擬量輸入的數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這稱(chēng)為模擬量規(guī)格（SCALING）。不同的模擬量輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)值是有差異的，如下表所示為不同的電壓、電流、電阻或溫度輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)值關(guān)系。此處僅選取部分典型信號(hào)作為示意，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)附錄。由表下表可以看出，額定范圍內(nèi)的模擬量輸入信號(hào)雙極性對(duì)應(yīng)范圍為±27648，如±10V對(duì)應(yīng)±27648并呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，單極性信號(hào)對(duì)應(yīng)數(shù)字范圍為0~27648；而對(duì)于Pt100測(cè)溫范圍-200~850℃對(duì)應(yīng)的數(shù)值范圍為。-2000~8500，即10倍關(guān)系。對(duì)于上面的各種模擬量輸入信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要編寫(xiě)相應(yīng)的處理程序?qū)LC內(nèi)部的數(shù)值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的實(shí)際工程量（如溫度、壓力）的值，因?yàn)楣に囈笫腔诰唧w的工程量而定的，例如“當(dāng)壓力大于3.5MPa時(shí)打開(kāi)排氣閥”，所以不進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)換，就無(wú)法知道當(dāng)前的0～27648范圍的這個(gè)數(shù)值到底對(duì)應(yīng)的壓力是多少，也就無(wú)從談起編程實(shí)現(xiàn)了。在不同測(cè)量范圍下模擬量的表達(dá)方式范圍超上限超上界額定范圍超下界超下限測(cè)量范圍±10V電壓例如：>=11.75911.7589:

10.000410.007.50

:-7.5-10.00-10.0004:

-11.759<=-11.76單位3276732511:

276492764820736

:-20736-27648-27649:

-32512-32768測(cè)量范圍4..20mA電流例如：>=22.81522.810:

20.000520.00016.000

::4.0003.9995:

1.1852<=1.1845單位3276732511:

276492764820736

::0-1:

-4864-32768測(cè)量范圍-200...+850oC溫度例如

Pt100單位3276710000:

85018500:

::-2000-2001:

-2430-32768>=1000.11000.0:

850.1850.0:

::-200.0-200.1:

-243.0<=-243.1測(cè)量范圍0...300Ohm電阻例如：>=352.778352.767:

300.011300.000225.000

::0.000不允許負(fù)值單位3276732511:

276492764820736

::0-32768-1:

-4864模擬輸入量的規(guī)范化HI_LIM=500.0LO_LIM=0.0027648-27648雙向(M0.0=′1′)(傳感器也提供負(fù)電壓)B27648HI_LIM=500.0LO_LIM=0.00單向(M0.0=′0′)(傳感器只提供正電壓)AOUTININOUTxx+1Δxx+1Δ

FC105的參數(shù)參數(shù)類(lèi)型數(shù)據(jù)類(lèi)型存儲(chǔ)區(qū)描述EN輸入BOOLI,Q,M,D,L使能輸入，高電平有效ENO輸出BOOLI,Q,M,D,L使能輸出，如正確執(zhí)行完畢，則為1IN輸入INTI,Q,M,D,L,P,Constant要定標(biāo)為工程量的輸入值即將要被轉(zhuǎn)換的值HI_LIM輸入REALI,Q,M,D,L,P,Constant工程量上限LO_LIM輸入REALI,Q,M,D,L,P,Constant工程量下限BIPOLAR輸入BOOLI,Q,M,D,L1表示輸入為雙極性，0表示輸入為單極性O(shè)UT輸出REALI,Q,M,D,L,P定標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果RET_VAL輸出WORDI,Q,M,D,L,P返回值W#16#0000代表指令執(zhí)行正確。如返回值不是W#16#0000，則需在錯(cuò)誤信息中查該值的含義如輸入I0.0為

1，SCALE功能被執(zhí)行。下面的例子中，整形數(shù)

22將被轉(zhuǎn)換成0.0到100.0的實(shí)數(shù)并寫(xiě)到OUT。輸入是雙