EM235为例讲解 Word 文档.docx

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本文以EM235为例讲解S7-200模拟量编程，主要包括以下内容：

1、模拟量扩展模块接线图及模块设置

2、模拟量扩展模块的寻址

3、模拟量值和A/D转换值的转换

4、编程实例

模拟量扩展模块接线图及模块设置

EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。

下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。

图1

图1演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X＋和X－；对于电流信号，将RX和X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将X＋和X－短接。

对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。

（后面将详细介绍）

EM235的常用技术参数：

模拟量输入特性

模拟量输入点数

输入范围

电压（单极性）0～10V0～5V0～1V0～500mV0～100mV0～50mV

电压（双极性）±10V±5V±2.5V±1V±500mV±250mV±100mV±50mV±25mV

电流0～20mA

数据字格式

双极性全量程范围-32000～+32000

单极性全量程范围0～32000

分辨率

12位A/D转换器

模拟量输出特性

模拟量输出点数

信号范围

电压输出±10V

电流输出0～20mA

数据字格式

电压-32000～+32000

电流0～32000

分辨率电流

电压12位

电流11位

下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。

EM235开关

单/双极性选择

增益选择

衰减选择

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

单极性

OFF

双极性

OFF

X10

OFF

X100

无效

OFF

0.8

OFF

0.4

OFF

0.2

由上表可知，DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性，当SW6为ON时，模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。

SW4和SW5决定输入模拟量的增益选择，而SW1，SW2，SW3共同决定了模拟量的衰减选择。

根据上表6个DIP开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如下表：

单极性

满量程输入

分辨率

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

OFF

0到50mV

12.5μV

OFF

0到100mV

25μV

OFF

0到500mV

125uA

OFF

0到1V

250μV

OFF

0到5V

1.25mV

OFF

0到20mA

5μA

OFF

0到10V

2.5mV

双极性

满量程输入

分辨率

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

OFF

±25mV

12.5μV

OFF

±50mV

25μV

OFF

±100mV

50μV

OFF

±250mV

125μV

OFF

±500

250μV

OFF

±1V

500μV

OFF

±2.5V

1.25mV

OFF

±5V

2.5mV

OFF

±10V

5mV

6个DIP开关决定了所有的输入设置。

也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。

输入校准

模拟量输入模块使用前应进行输入校准。

其实出厂前已经进行了输入校准，如果OFFSET和GAIN电位器已被重新调整，需要重新进行输入校准。

其步骤如下：

A、切断模块电源，选择需要的输入范围。

B、接通CPU和模块电源，使模块稳定15分钟。

C、用一个变送器，一个电压源或一个电流源，将零值信号加到一个输入端。

D、读取适当的输入通道在CPU中的测量值。

E、调节OFFSET（偏置）电位计，直到读数为零，或所需要的数字数据值。

F、将一个满刻度值信号接到输入端子中的一个，读出送到CPU的值。

G、调节GAIN（增益）电位计，直到读数为32000或所需要的数字数据值。

H、必要时，重复偏置和增益校准过程。

EM235输入数据字格式

下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置

图2

可见，模拟量到数字量转换器（ADC）的12位读数是左对齐的。

最高有效位是符号位，0表示正值。

在单极性格式中，3个连续的0使得模拟量到数字量转换器（ADC）每变化1个单位，数据字则以8个单位变化。

在双极性格式中，4个连续的0使得模拟量到数字量转换器每变化1个单位，数据字则以16为单位变化。

EM235输出数据字格式

图3给出了12位数据值在CPU的模拟量输出字中的位置：

图3

数字量到模拟量转换器（DAC）的12位读数在其输出格式中是左端对齐的，最高有效位是符号位，0表示正值。

模拟量扩展模块的寻址

每个模拟量扩展模块，按扩展模块的先后顺序进行排序，其中，模拟量根据输入、输出不同分别排序。

模拟量的数据格式为一个字长，所以地址必须从偶数字节开始。

例如：

AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。

每个模拟量扩展模块至少占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，以此类推。

图4演示了CPU224后面依次排列一个4输入/4输出数字量模块，一个8输入数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块，一个8输出数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块的寻址情况，其中，灰色通道不能使用。

图4

模拟量值和A/D转换值的转换

假设模拟量的标准电信号是A0—Am（如：

4—20mA），A/D转换后数值为D0—Dm（如：

6400—32000），设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系A＝f（D）可以表示为数学方程：

A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。

根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。

将该方程式逆变换，得出函数关系D＝f（A）可以表示为数学方程：

D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。

具体举一个实例，以S7-200和4—20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是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

假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×16／25600＋4＝8mA。

又如，某温度传感器，－10—60℃与4—20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出：

T=70×（AIW0－6400）／25600－10

可以用T直接显示温度值。

模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。

为了让您方便地理解，我们再举一个例子：

某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。

可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。

由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为：

VW0的值＝（AIW0的值－6400）（5000－100）/（32000－6400）＋100（单位：

KPa）

编程实例

您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。

本实例的的CPU是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。

温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器，简单编程如下：

温度显示值＝（AIW0-6400）/256

编译并运行程序，观察程序状态，VW30即为显示的温度值，对照仪表显示值是否一致。

就写这些吧，希望能对您有所帮助，也欢迎您完整转载。

表1. EM231

单极性满量程输入分辨率

SW1 SW2 SW3

ON OFF ON 0 - 10V 2.5mV

ON OFF 0 - 5V 1.25mV

0 - 20mA 5μA

双极性满量程输入分辨率

SW1 SW2 SW3

OFF OFF ON ±5V 2.5mV

ON OFF ±2.5V 1.25mV

评论者：

lywts-新生第1级

其他回答

你可以到下载中心/中文资料/自动化系统/自动化系统/下载《S7-200 CN 可编程序控制器产品目录》关于模拟量介绍的也比较详细，

还有在网上课堂/自动化产品（AS）/ S7-200 · LOGO!

· SITOP /下载《6 《西门子 S7-200·LOGO!

·SITOP 参考》V0.92版（更新版）（2008.02.15）》，在/S7-200 PLC/输入输出信号IO/模拟量扩展模块这一节中也有详细描述，

我再发一份资料给你。

回答者：

ruixm-中级工程师第10级 2008-4-19 07:

模拟量扩展模块

S7-200 CPU要附加模拟量扩展模块才能实现模拟量输入/输出的功能。

普通模拟量模块有：

EM231：

4通道电流/电压输入模块；

EM232：

2通道电流/电压输出模块；

EM235：

4通道电流/电压输入，1通道电流/电压输出。

温度测量型模块有：

EM231 TC：

4通道热电偶输入模块；

EM231 RTD：

2通道热电阻输入模块。

有一款新产品CPU 224 XP在CPU本体上集成了简单的模拟量I/O通道，性能不如模拟量模块。

将模拟量传感器信号连接到S7-200 模拟量输入模块（EM231，EM235）

模拟量输入模块可以通过DIP拨码开关设置为不同的测量方法。

开关的设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种测量范围。

（注:

开关设置只有在重新上电后才能生效）

DIP拨码开关的具体设置请参照《S7-200系统手册》。

输入阻抗与连接有关：

电压测量时，输入是高阻抗为10 MOhm ；电流测量时，需要将Rx 和 x 短接，阻抗降到250 Ohm 。

下列各图是各种传感器连接到S7-200 模拟量输入模块的示例：

（略）

模拟量模块设置

应用模拟量模块时，需要根据输入信号的规格设置右下角的DIP开关（Configuration开关）。

DIP开关只对输入信号有效，并且对所有的输入通道都是相同的。

EM231、EM235带模拟量输入通道的模块，还分别有电位器用于对输入信号进行校正。

EM231和EM235上的Gain（增益）电位器用于调整输入信号和转换数值的放大关系；EM235上的Offset（偏置）用于对输入信号调零。

如果没有精确的信号源，请不要调整。

详细调整方法请参照《S7-200系统手册》。

注意：

Gain（增益）和Offset（偏置）电位器不能用于调整0 - 20mA和4 - 20mA输入转换！

S7-200模拟量模块没有0 - 20mA与4 - 20mA电流型输入的选择开关，0/4 - 20mA模拟量信号的DIP开关设置一样，但相应的变换必须用程序实现。

DIP开关设置

表1. EM231

单极性满量程输入分辨率

SW1 SW2 SW3

ON OFF ON 0 - 10V 2.5mV

ON OFF 0 - 5V 1.25mV

0 - 20mA 5μA

双极性满量程输入分辨率

SW1 SW2 SW3

OFF OFF ON ±5V 2.5mV

ON OFF ±2.5V 1.25mV

表2. EM235

单极性满量程输入分辨率

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

ON OFF OFF ON OFF ON 0 - 50 mV 12.5μV

OFF ON OFF ON OFF ON 0 - 100 mV 25μV

ON OFF OFF OFF ON ON 0 - 500 mV 125μV

OFF ON OFF OFF ON ON 0 - 1 V 250μV

ON OFF OFF OFF OFF ON 0 - 5 V 1.25mV

0 - 20 mA 5μA

OFF ON OFF OFF OFF ON 0 - 10 V 2.5mV

双极性满量程输入分辨率

SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6

ON OFF OFF ON OFF OFF ±25 mV 12.5μV

OFF ON OFF ON OFF OFF ±50 mV 25μV

OFF OFF ON ON OFF OFF ±100 mV 50μV

ON OFF OFF OFF ON OFF ±250 mV 125μV

OFF ON OFF OFF ON OFF ±500 mV 250μV

OFF OFF ON OFF ON OFF ±1 V 500μV

ON OFF OFF OFF OFF OFF ±2.5 V 1.25mV

OFF ON OFF OFF OFF OFF ±5 V 2.5 mV

OFF OFF ON OFF OFF OFF ±10 V 5 mV

S7-200模拟量数据格式与寻址

模拟量输入/输出数据是有符号整数，占用一个字长（两个字节），所以地址必须从偶数字节开始。

模拟量的转换精度为12位，但在PLC中表示为-32000－+32000之间的整数值（实际上数值可以是整个16位有符号整数的范围，但标准输入信号如10V/20mA被标定为对应32000，模拟量超过标准值一点也因此可以表示）。

在S7-200中，单极性模拟量输入/输出信号的数值范围是 0 - 32000；双极性模拟量信号的数值范围是 -32000－+32000。

格式：

输入：

AIW[起始字节地址]——如AIW6

输出：

AQW[起始字节地址]——如AQW0

每个模拟量输入模块，按模块的先后顺序和输入通道数目，以固定的递增顺序向后排地址。

例如：

AIW0、AIW2、AIW4、AIW6、AIW8等。

对于EM231 RTD（热电阻）两通道输入模块，不再占用空的通道，后面的模拟量输入点是紧接着排地址的。

每个有模拟量输出的模块占两个输出通道。

即使第一个模块只有一个输出AQW0，第二个模块的输出地址也应从AQW4开始寻址（AQW2被第一个模块占用），依此类推。

温度模拟量输入模块（EM231 TC、EM231 RTD）也按照上述规律寻址，但是所读取的数据是温度测量值的10倍（摄氏或华氏温度）。

如520相当于52.0度。

注意：

每一模块的起始地址都可在STEP 7-Micro/WIN中的菜单“PLC > Information”里在线读到。

模拟量比例换算

因为A/D（模/数）、D/A（数/模）转换之间的对应关系，S7-200 CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。

这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。

例如，使用一个0 - 20mA的模拟量信号输入，在S7-200 CPU内部，0 - 20mA对应于数值范围0 - 32000；对于4 - 20mA的信号，对应的内部数值为6400 - 32000。

如果有两个传感器，量程都是0 - 16MPa，但是一个是0 - 20mA输出，另一个是4 - 20mA输出。

它们在相同的压力下，变送的模拟量电流大小不同，在S7-200内部的数值表示也不同。

显然两者之间存在比例换算关系。

模拟量输出的情况也大致相同。

上面谈到的是0 - 20mA与4 - 20mA之间换算关系，但模拟量转换的目的显然不是在S7-200 CPU中得到一个0 - 32000之类的数值；对于编程和操作人员来说，得到具体的物理量数值（如压力值、流量值），或者对应物理量占量程的百分比数值要更方便，这是换算的最终目标。

如果使用编程软件Micro/WIN32中的PID Wizard（PID向导）生成PID功能子程序，就不必进行0 - 20mA与4 - 20mA信号之间的换算，只需进行简单的设置。

通用比例换算公式

模拟量的输入/输出都可以用下列的通用换算公式换算：

Ov = [（Osh - Osl）*（Iv - Isl）/（Ish - Isl）] + Osl

其中：

Ov:

换算结果

Iv:

换算对象

Osh:

换算结果的高限

Osl:

换算结果的低限

Ish:

换算对象的高限

Isl:

换算对象的低限

S7-200模拟量问题的解答

问题:

S7-200模拟量输入模块（EM231，EM235）如何寻址?

回答:

模拟量输入和输出为一个字长,所以地址必须从偶数字节开始,精度为12位，模拟量值为0-32000的数值。

　　格式:

AIW[起始字节地址]AIW6;

　　AQW[起始字节地址]AQW0

　　每个模拟量输入模块，按模块的先后顺序地址为固定的，顺序向后排。

例:

AIW0AIW2AIW4AIW6每个模拟量输出模块占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0（EM235只有一个模拟量输出）,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，依此类推。

（注:

每一模块的起始地址都可在step7micro/win中Plc/Information里在线读到）。

问题:

如何将传感器连接到S7-200模拟量输入模块（EM231，EM235）以及有哪些注意事项？

回答:

模拟量输入模块可以通过拨码开关设置为不同的测量方法。

开关的设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种测量范围。

（注:

开关设置只有在重新上电后才能生效）

　　输入阻抗与连接有关：

电压测量时，输入是高阻抗为10MOhm；电流测量时，需要将Rx和x短接，阻抗降到250Ohm。

　　注意:

　　为避免共模电压，须将M端与所有信号负端连接,未连接传感器的通道要短接,如下列各图。

　　下列各图是各种传感器连接到S7-200模拟量输入模块的示例

　　图1:

4线制-外供电-测量

　　图2:

2线制-测量

　　为了防止模拟量模块短路，可以串入传感器一个750Ohm电阻。

它将串接在内部250Ohm电阻上并保证电流在32mA以下。

　　图3:

电压测量

　　注意:

　　如果你使用一个4-20mA传感器,测量值必须通过编程进行相应的转换.

　　输入转换:

X=32000*（AIWx–6400）/（32000–6400）

　　输出转换:

Y=计算值*（32000–6400）/32000+6400

问题:

为什么使用S7-200模拟量输入模块时接收到一个变动很大的不稳定的值？

回答:

1.你可能使用了一个自供电或隔离的传感器电源，两个电源没有彼此连接。

这将会产生一个很高的上下振动的共模电压，影响模拟量输入值。

　　2.另一个原因可能是模拟量输入模块接线太长或绝缘不好。

　　补救措施:

　　1.连接传感器输入的负端与模块上的公共M端以补偿此种波动。

　　注意:

　　事前要确定，这是两个电源间的唯一连接。

如果另外一个连接已经存在了，当再添加公共连接时可能会产生一个多余的补偿电流。

　　背景:

　　•模拟量输入模块不是内部隔离的.

　　•共模电压不能大于12V.

　　•对于60Hz的共模干扰是40dB

　　2.使用模拟量输入滤波器:

　　在Micro/Win中进入"View>Systemblock>Tab:

AnalogInputFilters".

　　•选择模拟量输入滤波.

　　•选择"Numberofsamples"和"Deadband".

　　"Numberofsamples"区域包含了由几个采样的平均值计算得出的值。

用过去已有的N个采样值计算该值,N即为"Numberofsamples"。

　　死区（Deadband）定义了允许偏离于平均值的最大值

问题:

为什么使用S7-200模拟量输入模块时接收到信号变化很慢？

回答:

因为你使用了滤波器，可以在View>Systemblock>Tab:

AnalogInputFilters中降低滤波采样数，或取消模拟量滤波。

问题:

EM231RTD（热电阻）模块接线

　　EM231RTD模块的详细接线和DIP开关设置请参照《S7-200系统手册》中的附录A。

　　EM231RTD模块常见问题

　　•模块上的SF红灯为何闪烁？

　　SF红灯闪烁有两个原因：

模块内部软件检测出外接热电阻断线，或者输入超出范围。

由于上述检测是两个输入通道共用的，所以当只有一个通道外接热电阻时，

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