S7200模拟量采集.docx

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S7200模拟量采集

西门子S7-200模拟量编程

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4

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1

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

SW1SW2SW3SW4SW5SW6

ON单极性

OFF双极性

OFFOFFX1

ONON无效

ONOFFOFF0.8

OFFONOFF0.4

OFFOFFON0.2

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

SW1SW2SW3SW4SW5SW6

ONOFFOFFONOFFON0至U50mV12.5叮

OFFONOFFONOFFON0至U100mV25叮

ONOFFOFFOFFONON0至500mV125uA

OFFONOFFOFFONON0至U1V250叮

ONOFFOFFOFFOFFON0至5V1.25mV

ONOFFOFFOFFOFFON0至U20mA5^A

OFFONOFFOFFOFFON0至10V2.5mV

双极性满量程输入分辨率

SW1SW2SW3SW4SW5SW6

ONOFFOFFONOFFOFFi25mV12.5叮

OFFONOFFONOFFOFF去OmV25叮

OFFOFFONONOFFOFF±00mV50叮

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：

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：

AIWO,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AQWO,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。

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）x（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）x（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）X（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6400X16/25600+4=8mA。

又如，某温度传感器，—10—60C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=70X（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）X4=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。