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西门子PLC模拟量输入输出模块
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更新时间
2020-07-27 13:20:03
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西门子PLC模拟量输入输出模块 西门子数字量模块 西门子模拟量模块 西门子扩展模块 西门子开关量模块 西门子控制器模块代理商
DI（Digital Input）开关量输入，
亦称数字量输入。以开关状态为输出的传感器，如水流开关、风速开关、压差开关等，将高/低电平（相当于开关）两种状态输入到控制器，控制器将其转换为数字量1或0，进而对其进行逻辑分析和计算，这种控制器通道即为DI通道。DO（Digital Output）开关量输出，
亦称数字量输出，它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平，通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作，也可驱动指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
AI（Analogy Input）模拟量输入，
模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等，这些物理量由相应的传感器感应测得，往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输入口。
AO（Analogy Output）模拟量输出，
模拟量输出的信号是电压（如0~5V、0~10V间的电压）或电流（如0~10mA间的电流），其输出电压或电流的大小由控制软件决定。
S7-200的扩展模块
除了CPU221外，S7-200的其他CPU型号都可以附加扩展模块，以增加I/O点数、扩展通信能力和一些特殊功能。
S7-200的扩展模块包括：
数字量I/O扩展模块
数字量I/O扩展模块有：
S7-200数字量接线
数字量输入接线
对于大多数输入来讲，都是24VDC输入，因为S7-200的数字量输入点内部为双向二级管，可以接成漏型（图1）或源型（图2），只要每一组接成一样就行。
只有6ES7221-1EF22-0XA0这一种型号可以接成交流输入（图3）
数字量输出接线
继电器输出点接直流电源时，公共端接正或负都可以。
常问问题
S7-200 CPU上的高速输入、输出端子，其接线与普通数字量I/O相同。但高速脉冲输出必须使用直流晶体管输出型的CPU（即DC/DC/DC型）。
都可以。S7-200 CPU和扩展模块上的数字量输入可以连接源型或漏型的传感器输出，连接时只要相应地改变公共端子的接法（是电源L＋连接到输入公共端、还是电源的M连接到公共端）。
可以，但必须保证传感器的静态工作电流（漏电流）小于1mA。西门子有相关的产品，如用于PLC的接近开关（BERO）等。详情请联系西门子产品的经销商。
S7-200的数字量、模拟量输入/输出点不能复用（即既能当作输入，又能当作输出）。
EM231 TC（热电偶）模块接线
热电偶模块接线如下图。
常问问题
EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型热电偶，不支持B型热电偶。
EM231 TC可以设置为由模块实现冷端补偿，但仍然需要补偿导线进行热电偶的自由端补偿。
原因可能是：
EM231 RTD（热电阻）模块接线
因为热电阻分2线制、3线制、4线制，所以RTD模块与热电阻的接线有3种方式，如图所示。其中，精度高的是4线连接，精度低的是2线连接。
CPU 224 XP的集成模拟量I/O
新产品CPU 224 XP在CPU上集成了两个模拟量输入端口和一个模拟量输出端口。模拟量I/O有自己的一组端子，如果不用，端子可以移走。
表1. CPU 224 XP本体模拟量I/O规格CPU 224 XP 集成模拟量I/O接线
CPU 224 XP本体集成的模拟量I/O接线图如下：
图1. 接线图
图中：
常问问题
没有。
是这样的。CPU 224 XP本体上的模拟量I/O芯片与模拟量模块所用的不同，应用的转换原理不同，因此精度和速度不一样。
CPU 224 XP本体上的模拟量输入通道的地址为AIW0和AIW2；模拟量输出通道的地址为AQW0。
S7-200的模拟量I/O地址是以2个通道/模块的规律增加。所以CPU 224 XP后面的个模拟量输入通道的地址为AIW4；个输出通道的地址为AQW4，AQW2不能用。
由于CPU 224 XP本体上的模拟量转换芯片的原理与扩展模拟量模块不同，不需要选择滤波。
S7-224 XP 的两路模拟量输入通道被出厂设置为电压信号(0－10V)输入。为了能够输入电流信号，必须在 A+ 与 M 端 (或 B+ 与 M 端) 之间并入一个500 欧姆的电阻。
与传感器以及电压源的两线制连接方式如图2 所示：
图2
与传感器以及电压源的 3 线制连接方式如图 3 所示：
图3
与传感器以及电压源的 4 线制连接方式如图 4 所示：
图4
与电压输出的变送器及电流源的 4 线制连接方式如图5所示：
图5
注意：
在所有的连接方式中都必须确保外接电流源具有短路保护以防损坏。
以上所示的各种连接方式同样适用于LOGO！基本型 (LOGO! 24?和 LOGO! 12/24) 的模拟量输入。
因为没有充分隔离，外接电阻也可成为干扰源。
为了得到尽量的测量结果，使用公差尽可能小的电阻。
应确保当在500欧电阻两端施加大 28.8V 的电压时，输出功率为 1.66W。 市面上流通的电阻的功率大都是 0.25W到 0.5W。
S7-200支持的通信协议
表1. S7-200系统支持的通信协议略表
CPU口0/1
从站
CP243-1 IT
自由口库指令
自由口库指令
网络通信
一些通信标准只支持一对一的通信方式；另一些支持网络通信。S7-200支持多种网络通信方式。
网络通信协议要比一对一的通信更为复杂。网络通信对网络中的设备也有一定的要求，通信设备能否完全符合网络通信协议的要求会影响、制约实现整个网络通信的完整功能。考察这些网络通信协议的要求，对于项目的规划、设计、调试具有重要的意义。选用适当的设备可以有目的地利用网络通信要求的特点，做到经济合理。
通信主站和从站
通信协议规定了通信设备在网络中的角色，可分为：
S7-200 CPU在读写其他S7-200 CPU数据时（使用PPI协议）就作为主站（PPI主站也能接受其他主站的数据访问）；S7-200通过附加扩展的通信模块也可以充当主站。
只有一个主站，其他通信设备都处于从站通信模式的网络就是单主站网络。单主站网络的例子有：
一个通信网络中，如果有多个通信主站存在，就称为多主站网络。属于多主站网络的情况有：
单主站和多主站网络的状态并不是不变的。例如一个仅包括一个CPU和一个TD200的单主站网络，如果要与Micro/WIN进行编程通信，它就变成了多主站网络。
服务器和客户端
服务器（Server）与客户端（Client）的关系有些像从站与主站的关系。服务器是等待客户端发起数据访问。这个概念常常在以太网通信中使用。
一个通信对象是服务器还是客户端取决于它们在通信活动中的具体作用。例如，CP243-1以太网模块既可以配置为服务器等待客户端来访问，也可以配置为客户端访问其他服务器。CP243-1作为服务器时，运行在计算机上的PC Access软件作为客户端通过CP243-1访问CPU的数据；而PC Access软件本身是OPC Server，OPC Client软件（如支持OPC的HMI软件）可以访问它。
PPI, MPI和PROFIBUS
PPI，MPI和PROFIBUS都是基于OSI（开放系统互联）的七层网络结构模型，符合欧洲标准EN50170所定义的PROFIBUS标准，基于令牌的的网络通信协议。这些协议是非同步的（串行的）基于字符的通信协议，字符格式包括一个起始位、8个数据位、一个偶校验位和一个停止位。其通信帧包括特定的起始和结束字符、源和目的站的地址、帧长度和数据校验和。
CP 卡编程通信
可用于S7-200编程的CP卡包括CP5611（用于PCI总线的PC机），CP5511/CP5512（用于笔记本电脑）。以下统称为CP卡。
使用CP卡进行编程通信，应使用MPI电缆，或者PROFIBUS电缆连接CPU上的编程口，或者带编程口的网络连接器上的扩展编程口，或者EM277模块上的通信口。
通过CPU的PPI通信口下载程序
在MicroWin 编程软件的Set PG/PC Interface中选择CP5611（PPI）、CP5611（MPI）或CP5611（PROFIBUS），然后在“properties”中选择合适的波特率。
通过EM277模块的编程
在Micro/Win 编程软件的Set PG/PC Interface中选择CP5611（PPI）
CP5611（PROFIBUS）或CP5611（MPI）；然后在“properties（属性）”中选择合适的波特率及其它设置。
CP 卡编程通信时的常见错误信息
或连接硬件有问题
CP 卡（MPI）
或连接硬件有问题，
但选择了“PG/PC is the only master on the bus”
CP 卡（MPI）
TD 200文本显示器
TD 200是S7-200的文本显示器，可根据CPU内部的逻辑条件显示信息。在信息中也可内嵌数据，数据既可以显示，也可以由操作人员进行设置。也可以使用TD 200设置CPU实时时钟，访问CPU内存变量，或对开关量输入/输出进行强制。
TD 200可以设置密码，以限制对设备的操作。密码可以防止未经允许改变TD 200系统设置，也可以防止未经许可的对生产数据的改变。
TD 200支持多8个菜单，每个菜单中多可以配置8个显示屏，共64个菜单屏（新产品）。用户可以使用面板上的箭头按键在各菜单屏之间切换。
TD 200还可以显示多达80条消息。消息的显示与否由消息的使能位的状态决定，每次屏幕上多显示一条或两条消息。多条消息使能位同时置位时，各消息按照编号由小到大的顺序决定显示优先级。
一个S7-200 CPU通信口多可以连接3个TD 200；一个TD 200只能与一个S7-200CPU建立连接。
TD 200配置
在Micro/Win 32 V3.2 SP4 中用TD 200向导（菜单“Tools > TD 200 Wizard”）编程。配置信息将全部存在CPU中，不需对TD 200下装程序。只需在TD 200中设置TD 200地址、所连接的CPU地址及通信速率（注意要与CPU中的一致）。
在新的Micro/WIN V4.0版软件中，TD 200配置向导也做了改进，使其支持以上三种TD 200产品的配置。
具体配置与编程参见《TD 200 操作员界面用户手册》，上面有详细的例程。
TD 200操作
TD 200连接S7-200时，显示屏上可以显示：
访问TD 200中的菜单及功能使用主要应用“ESC” “ENTER” 及上下箭头按键来实现
ENTER键：选择菜单，确认数据编辑，确认报警
ESC键： 退出当前菜单或取消当前选项
上键：向上翻看菜单或编辑数值时向上增加数值
下键：向下翻看菜单或编辑数值时向下减少数值
用户定义屏的操作
在TD 200上修改PLC中的数据
无论是信息画面还是报警画面中的嵌入数据，只要在嵌入数据时选择了“User is allowed to edit this data”，用户都可以在TD 200 上修改这个数据，操作步骤如下：
密码操作
如果在TD 200 中使能密码保护功能，用户在访问菜单或编辑数据前需要输入密码。密码的数字用上下键来输入，用“ENTER”键来移位和确认。如果用户未操作TD 200上的任何按键，延时2分钟后，密码保护功能自动重新恢复。
密码恢复：如果用户对TD 200 进行操作后，为保证安全，需要立即恢复密码保护功能，可进入“RELEASE PASSWORD”菜单进行操作，使密码功能立即恢复，不必再等到2分钟后再自动恢复。
TD 200 功能菜单操作
功能菜单的结构如下：
（显示报警消息）
（操作员菜单）
（查看CPU状态）
（设置时钟日期）
（选择语言）
（清除键盘）
（诊断菜单）
（TD 200设置）
（TD 200地址）
（CPU地址）
（参数块地址）
（波特率）
（高站地址）
（间隙参数）
（对比度）
（查看消息及报警）
（强制I/O点）
（释放密码）
使用OPERATOR MENU（操作员菜单）
VIEW CPU STATUS（CPU状态）：
显示如下信息：在进入该命令菜单后，会马上显示CPU的型号及版本，按上下键来显示CPU的运行状态及CPU的错误信息（如果有错误）。
SET TIME AND DATE（设定时间和日期）：
如果要使用此功能必须具备以下条件：
用户可以在这里设定CPU的实时时钟，包括日期、时间、星期。TD 200并不保持时钟，每次进入此画面，TD 200读取CPU中的时间值来显示，用户使用上下键来修改时间，用”Enter“键来确定并移动位置。
LANGUAGE（ 语言切换功能）：
该命令菜单会显示用户已经配置了的语言设置，用上下键选择使用语言。
使用该功能必须已经配置了多语言，参见向导配置中的语言切换部分。
使用DIAGNOSTIC MENU（诊断菜单）
TD 200 SETUP（TD 200设置）：
TD 200与CPU200通信并正常工作，必须正确设置TD 200的参数。
为不同的TD 200设置不同的参数块地址，允许你将不同的TD 200连接到同一CPU上。
VIEW MESSAGES(查看信息画面）：
从这里可以查看用户所配置的所有信息画面和报警画面，以确认所有定义的画面都正确存储在了CPU200中。使用上下键翻看。
FORCE I/O(强制输入输出点）：
从这里可以分别强制所有的输入、输出点并可解除所有强制。
使用上下键选择要强制的点，按 ”ENTER"键，进入强制状态，然后用上下键选择强制的状态ON或OFF或NO FORCE，按“ENTER"键确认。
编程电缆
S7-200 CPU有其的低成本编程电缆，统称为PC/PPI电缆，用于连接PC机和CPU上的RS-485通信口，可用做STEP 7-Micro/WIN对CPU 的编程调试，或与上位机做监控通信、或与其他具有RS-232端口的设备之间作自由口通信。
西门子提供的所有用于S7-200的编程电缆，长度都是5米。
目前西门子提供两种PC/PPI编程电缆，它们是：
多主站RS-232/PPI电缆（6ES7 901-3CB30-0XA0）
图1. 正版RS-232/PPI电缆及其包装盒
因为此电缆能够管理PPI网络令牌，因而支持多主站PPI网络。
它有三个绿灯用于指示电缆的运行：RS 232 发送指示（Tx）；RS-232 接收指示（Rx）；RS 485 发送指示(PPI)。
图2. 正版电缆细部
此种电缆只能在STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 SP4以上版本下才能获得全部的新功能，高波特率可达187.5K。它有两种工作模式：
多主站USB/PPI电缆（6ES7 901-3DB30-0XA0）
图3. 正版USB/PPI电缆及其包装盒
此种电缆能够管理PPI网络令牌，因而支持多主站PPI网络。 它支持USB V1.1。用于连接PC机的USB通信口和S7-200。
它有三个绿灯用于指示电缆的运行：USB 发送指示（Tx）；USB接收指示（Rx）；RS 485 发送指示(PPI)。
图4. 电缆细部
此种电缆只能工作在STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 SP4以上版本下，波特率为自适应（高可达187.5K）。它只有一种工作模式即PPI模式，无开关设置。此种电缆不支持自由口通信。
早期电缆
西门子早期生产的PC/PPI电缆，如6ES7 901-3BF21-0XA0/6ES7 901-3BF30-0XA0，不支持多主站PPI网络，即在连接有PPI通信主站CPU或TD 200文本显示器的网络时，无法通过电缆进行Micro/WIN与CPU的通信。（在CPU执行网络读/写指令时不能用STEP 7 Micro/Win监控也是这个原因）
开关设置：前三个开关按所需波特率进行设置，后三个设为0即可（Micro/WIN编程连接时）。
使用USB/RS-232串口转换器
当编程计算机只有USB通信口，没有RS-232串口时，我们强烈建议客户使用智能USB/PPI电缆，并将编程软件升级到当前发布的新版本。
如果坚持使用自己的USB/RS-232串口转换器，再使用串口PC/PPI电缆，由于转换器众多，西门子无法一一测试，不能就遇到的问题提供支持。
遇到这种情况，只有下面的办法：
常问问题
新的Mciro/WIN会自动检测通信连接是否支持187.5K，如果不支持（如老版电缆），则不能设置为187.5K的通信速率。
新编程电缆支持187.5K速率。
PPI电缆属性中的这两项设置与多主站通信功能有关。
随着计算机技术的发展，仅通过旧型号的PC/PPI电缆已经不能实现多主站通信，因此这两项设置现在已经没有用处。
采用号电缆，配合Micro/WIN V3.2 SP4以上版本，可以轻松实现多主站通信。因此应当取消上述两项的选择：
图5. PC/PPI电缆属性
可以。但是受到老版电缆的限制，不能做多主站编程，也只能用到9.6K和19.2K波特率。