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西門子PLC模擬量輸入輸出模塊
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2020-07-27 13:20:03
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西門子PLC模擬量輸入輸出模塊 西門子數字量模塊 西門子模擬量模塊 西門子擴展模塊 西門子開關量模塊 西門子控制器模塊代理商
DI（Digital Input）開關量輸入，
亦稱數字量輸入。以開關狀態為輸出的傳感器，如水流開關、風速開關、壓差開關等，將高/低電平（相當于開關）兩種狀態輸入到控制器，控制器將其轉換為數字量1或0，進而對其進行邏輯分析和計算，這種控制器通道即為DI通道。DO（Digital Output）開關量輸出，
亦稱數字量輸出，它可由控制軟件將輸出通道變成高電平或低電平，通過驅動電路即可帶動繼電器或其他開關元件動作，也可驅動指示燈顯示狀態。開關量輸出DO信號可用來控制開關、交流接觸器、變頻器以及可控硅等執行元件動作。
AI（Analogy Input）模擬量輸入，
模擬量輸入的物理量有溫度、壓力、流量等，這些物理量由相應的傳感器感應測得，往往經過變送器轉變為電信號送入控制器的模擬輸入口。
AO（Analogy Output）模擬量輸出，
模擬量輸出的信號是電壓（如0~5V、0~10V間的電壓）或電流（如0~10mA間的電流），其輸出電壓或電流的大小由控制軟件決定。
S7-200的擴展模塊
除了CPU221外，S7-200的其他CPU型號都可以附加擴展模塊，以增加I/O點數、擴展通信能力和一些特殊功能。
S7-200的擴展模塊包括：
數字量I/O擴展模塊
數字量I/O擴展模塊有：
S7-200數字量接線
數字量輸入接線
對于大多數輸入來講，都是24VDC輸入，因為S7-200的數字量輸入點內部為雙向二級管，可以接成漏型（圖1）或源型（圖2），只要每一組接成一樣就行。
只有6ES7221-1EF22-0XA0這一種型號可以接成交流輸入（圖3）
數字量輸出接線
繼電器輸出點接直流電源時，公共端接正或負都可以。
常問問題
S7-200 CPU上的高速輸入、輸出端子，其接線與普通數字量I/O相同。但高速脈沖輸出必須使用直流晶體管輸出型的CPU（即DC/DC/DC型）。
都可以。S7-200 CPU和擴展模塊上的數字量輸入可以連接源型或漏型的傳感器輸出，連接時只要相應地改變公共端子的接法（是電源L＋連接到輸入公共端、還是電源的M連接到公共端）。
可以，但必須保證傳感器的靜態工作電流（漏電流）小于1mA。西門子有相關的產品，如用于PLC的接近開關（BERO）等。詳情請聯系西門子產品的經銷商。
S7-200的數字量、模擬量輸入/輸出點不能復用（即既能當作輸入，又能當作輸出）。
EM231 TC（熱電偶）模塊接線
熱電偶模塊接線如下圖。
常問問題
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可以設置為由模塊實現冷端補償，但仍然需要補償導線進行熱電偶的自由端補償。
原因可能是：
EM231 RTD（熱電阻）模塊接線
因為熱電阻分2線制、3線制、4線制，所以RTD模塊與熱電阻的接線有3種方式，如圖所示。其中，精度高的是4線連接，精度低的是2線連接。
CPU 224 XP的集成模擬量I/O
新產品CPU 224 XP在CPU上集成了兩個模擬量輸入端口和一個模擬量輸出端口。模擬量I/O有自己的一組端子，如果不用，端子可以移走。
表1. CPU 224 XP本體模擬量I/O規格CPU 224 XP 集成模擬量I/O接線
CPU 224 XP本體集成的模擬量I/O接線圖如下：
圖1. 接線圖
圖中：
常問問題
沒有。
是這樣的。CPU 224 XP本體上的模擬量I/O芯片與模擬量模塊所用的不同，應用的轉換原理不同，因此精度和速度不一樣。
CPU 224 XP本體上的模擬量輸入通道的地址為AIW0和AIW2；模擬量輸出通道的地址為AQW0。
S7-200的模擬量I/O地址是以2個通道/模塊的規律增加。所以CPU 224 XP后面的個模擬量輸入通道的地址為AIW4；個輸出通道的地址為AQW4，AQW2不能用。
由于CPU 224 XP本體上的模擬量轉換芯片的原理與擴展模擬量模塊不同，不需要選擇濾波。
S7-224 XP 的兩路模擬量輸入通道被出廠設置為電壓信號(0－10V)輸入。為了能夠輸入電流信號，必須在 A+ 與 M 端 (或 B+ 與 M 端) 之間并入一個500 歐姆的電阻。
與傳感器以及電壓源的兩線制連接方式如圖2 所示：
圖2
與傳感器以及電壓源的 3 線制連接方式如圖 3 所示：
圖3
與傳感器以及電壓源的 4 線制連接方式如圖 4 所示：
圖4
與電壓輸出的變送器及電流源的 4 線制連接方式如圖5所示：
圖5
注意：
在所有的連接方式中都必須確保外接電流源具有短路保護以防損壞。
以上所示的各種連接方式同樣適用于LOGO！基本型 (LOGO! 24?和 LOGO! 12/24) 的模擬量輸入。
因為沒有充分隔離，外接電阻也可成為干擾源。
為了得到盡量的測量結果，使用公差盡可能小的電阻。
應確保當在500歐電阻兩端施加大 28.8V 的電壓時，輸出功率為 1.66W。 市面上流通的電阻的功率大都是 0.25W到 0.5W。
S7-200支持的通信協議
表1. S7-200系統支持的通信協議略表
CPU口0/1
從站
CP243-1 IT
自由口庫指令
自由口庫指令
網絡通信
一些通信標準只支持一對一的通信方式；另一些支持網絡通信。S7-200支持多種網絡通信方式。
網絡通信協議要比一對一的通信更為復雜。網絡通信對網絡中的設備也有一定的要求，通信設備能否完全符合網絡通信協議的要求會影響、制約實現整個網絡通信的完整功能。考察這些網絡通信協議的要求，對于項目的規劃、設計、調試具有重要的意義。選用適當的設備可以有目的地利用網絡通信要求的特點，做到經濟合理。
通信主站和從站
通信協議規定了通信設備在網絡中的角色，可分為：
S7-200 CPU在讀寫其他S7-200 CPU數據時（使用PPI協議）就作為主站（PPI主站也能接受其他主站的數據訪問）；S7-200通過附加擴展的通信模塊也可以充當主站。
只有一個主站，其他通信設備都處于從站通信模式的網絡就是單主站網絡。單主站網絡的例子有：
一個通信網絡中，如果有多個通信主站存在，就稱為多主站網絡。屬于多主站網絡的情況有：
單主站和多主站網絡的狀態并不是不變的。例如一個僅包括一個CPU和一個TD200的單主站網絡，如果要與Micro/WIN進行編程通信，它就變成了多主站網絡。
服務器和客戶端
服務器（Server）與客戶端（Client）的關系有些像從站與主站的關系。服務器是等待客戶端發起數據訪問。這個概念常常在以太網通信中使用。
一個通信對象是服務器還是客戶端取決于它們在通信活動中的具體作用。例如，CP243-1以太網模塊既可以配置為服務器等待客戶端來訪問，也可以配置為客戶端訪問其他服務器。CP243-1作為服務器時，運行在計算機上的PC Access軟件作為客戶端通過CP243-1訪問CPU的數據；而PC Access軟件本身是OPC Server，OPC Client軟件（如支持OPC的HMI軟件）可以訪問它。
PPI, MPI和PROFIBUS
PPI，MPI和PROFIBUS都是基于OSI（開放系統互聯）的七層網絡結構模型，符合歐洲標準EN50170所定義的PROFIBUS標準，基于令牌的的網絡通信協議。這些協議是非同步的（串行的）基于字符的通信協議，字符格式包括一個起始位、8個數據位、一個偶校驗位和一個停止位。其通信幀包括特定的起始和結束字符、源和目的站的地址、幀長度和數據校驗和。
CP 卡編程通信
可用于S7-200編程的CP卡包括CP5611（用于PCI總線的PC機），CP5511/CP5512（用于筆記本電腦）。以下統稱為CP卡。
使用CP卡進行編程通信，應使用MPI電纜，或者PROFIBUS電纜連接CPU上的編程口，或者帶編程口的網絡連接器上的擴展編程口，或者EM277模塊上的通信口。
通過CPU的PPI通信口下載程序
在MicroWin 編程軟件的Set PG/PC Interface中選擇CP5611（PPI）、CP5611（MPI）或CP5611（PROFIBUS），然后在“properties”中選擇合適的波特率。
通過EM277模塊的編程
在Micro/Win 編程軟件的Set PG/PC Interface中選擇CP5611（PPI）
CP5611（PROFIBUS）或CP5611（MPI）；然后在“properties（屬性）”中選擇合適的波特率及其它設置。
CP 卡編程通信時的常見錯誤信息
或連接硬件有問題
CP 卡（MPI）
或連接硬件有問題，
但選擇了“PG/PC is the only master on the bus”
CP 卡（MPI）
TD 200文本顯示器
TD 200是S7-200的文本顯示器，可根據CPU內部的邏輯條件顯示信息。在信息中也可內嵌數據，數據既可以顯示，也可以由操作人員進行設置。也可以使用TD 200設置CPU實時時鐘，訪問CPU內存變量，或對開關量輸入/輸出進行強制。
TD 200可以設置密碼，以限制對設備的操作。密碼可以防止未經允許改變TD 200系統設置，也可以防止未經許可的對生產數據的改變。
TD 200支持多8個菜單，每個菜單中多可以配置8個顯示屏，共64個菜單屏（新產品）。用戶可以使用面板上的箭頭按鍵在各菜單屏之間切換。
TD 200還可以顯示多達80條消息。消息的顯示與否由消息的使能位的狀態決定，每次屏幕上多顯示一條或兩條消息。多條消息使能位同時置位時，各消息按照編號由小到大的順序決定顯示優先級。
一個S7-200 CPU通信口多可以連接3個TD 200；一個TD 200只能與一個S7-200CPU建立連接。
TD 200配置
在Micro/Win 32 V3.2 SP4 中用TD 200向導（菜單“Tools > TD 200 Wizard”）編程。配置信息將全部存在CPU中，不需對TD 200下裝程序。只需在TD 200中設置TD 200地址、所連接的CPU地址及通信速率（注意要與CPU中的一致）。
在新的Micro/WIN V4.0版軟件中，TD 200配置向導也做了改進，使其支持以上三種TD 200產品的配置。
具體配置與編程參見《TD 200 操作員界面用戶手冊》，上面有詳細的例程。
TD 200操作
TD 200連接S7-200時，顯示屏上可以顯示：
訪問TD 200中的菜單及功能使用主要應用“ESC” “ENTER” 及上下箭頭按鍵來實現
ENTER鍵：選擇菜單，確認數據編輯，確認報警
ESC鍵： 退出當前菜單或取消當前選項
上鍵：向上翻看菜單或編輯數值時向上增加數值
下鍵：向下翻看菜單或編輯數值時向下減少數值
用戶定義屏的操作
在TD 200上修改PLC中的數據
無論是信息畫面還是報警畫面中的嵌入數據，只要在嵌入數據時選擇了“User is allowed to edit this data”，用戶都可以在TD 200 上修改這個數據，操作步驟如下：
密碼操作
如果在TD 200 中使能密碼保護功能，用戶在訪問菜單或編輯數據前需要輸入密碼。密碼的數字用上下鍵來輸入，用“ENTER”鍵來移位和確認。如果用戶未操作TD 200上的任何按鍵，延時2分鐘后，密碼保護功能自動重新恢復。
密碼恢復：如果用戶對TD 200 進行操作后，為保證安全，需要立即恢復密碼保護功能，可進入“RELEASE PASSWORD”菜單進行操作，使密碼功能立即恢復，不必再等到2分鐘后再自動恢復。
TD 200 功能菜單操作
功能菜單的結構如下：
（顯示報警消息）
（操作員菜單）
（查看CPU狀態）
（設置時鐘日期）
（選擇語言）
（清除鍵盤）
（診斷菜單）
（TD 200設置）
（TD 200地址）
（CPU地址）
（參數塊地址）
（波特率）
（高站地址）
（間隙參數）
（對比度）
（查看消息及報警）
（強制I/O點）
（釋放密碼）
使用OPERATOR MENU（操作員菜單）
VIEW CPU STATUS（CPU狀態）：
顯示如下信息：在進入該命令菜單后，會馬上顯示CPU的型號及版本，按上下鍵來顯示CPU的運行狀態及CPU的錯誤信息（如果有錯誤）。
SET TIME AND DATE（設定時間和日期）：
如果要使用此功能必須具備以下條件：
用戶可以在這里設定CPU的實時時鐘，包括日期、時間、星期。TD 200并不保持時鐘，每次進入此畫面，TD 200讀取CPU中的時間值來顯示，用戶使用上下鍵來修改時間，用”Enter“鍵來確定并移動位置。
LANGUAGE（ 語言切換功能）：
該命令菜單會顯示用戶已經配置了的語言設置，用上下鍵選擇使用語言。
使用該功能必須已經配置了多語言，參見向導配置中的語言切換部分。
使用DIAGNOSTIC MENU（診斷菜單）
TD 200 SETUP（TD 200設置）：
TD 200與CPU200通信并正常工作，必須正確設置TD 200的參數。
為不同的TD 200設置不同的參數塊地址，允許你將不同的TD 200連接到同一CPU上。
VIEW MESSAGES(查看信息畫面）：
從這里可以查看用戶所配置的所有信息畫面和報警畫面，以確認所有定義的畫面都正確存儲在了CPU200中。使用上下鍵翻看。
FORCE I/O(強制輸入輸出點）：
從這里可以分別強制所有的輸入、輸出點并可解除所有強制。
使用上下鍵選擇要強制的點，按 ”ENTER"鍵，進入強制狀態，然后用上下鍵選擇強制的狀態ON或OFF或NO FORCE，按“ENTER"鍵確認。
編程電纜
S7-200 CPU有其的低成本編程電纜，統稱為PC/PPI電纜，用于連接PC機和CPU上的RS-485通信口，可用做STEP 7-Micro/WIN對CPU 的編程調試，或與上位機做監控通信、或與其他具有RS-232端口的設備之間作自由口通信。
西門子提供的所有用于S7-200的編程電纜，長度都是5米。
目前西門子提供兩種PC/PPI編程電纜，它們是：
多主站RS-232/PPI電纜（6ES7 901-3CB30-0XA0）
圖1. 正版RS-232/PPI電纜及其包裝盒
因為此電纜能夠管理PPI網絡令牌，因而支持多主站PPI網絡。
它有三個綠燈用于指示電纜的運行：RS 232 發送指示（Tx）；RS-232 接收指示（Rx）；RS 485 發送指示(PPI)。
圖2. 正版電纜細部
此種電纜只能在STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 SP4以上版本下才能獲得全部的新功能，高波特率可達187.5K。它有兩種工作模式：
多主站USB/PPI電纜（6ES7 901-3DB30-0XA0）
圖3. 正版USB/PPI電纜及其包裝盒
此種電纜能夠管理PPI網絡令牌，因而支持多主站PPI網絡。 它支持USB V1.1。用于連接PC機的USB通信口和S7-200。
它有三個綠燈用于指示電纜的運行：USB 發送指示（Tx）；USB接收指示（Rx）；RS 485 發送指示(PPI)。
圖4. 電纜細部
此種電纜只能工作在STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 SP4以上版本下，波特率為自適應（高可達187.5K）。它只有一種工作模式即PPI模式，無開關設置。此種電纜不支持自由口通信。
早期電纜
西門子早期生產的PC/PPI電纜，如6ES7 901-3BF21-0XA0/6ES7 901-3BF30-0XA0，不支持多主站PPI網絡，即在連接有PPI通信主站CPU或TD 200文本顯示器的網絡時，無法通過電纜進行Micro/WIN與CPU的通信。（在CPU執行網絡讀/寫指令時不能用STEP 7 Micro/Win監控也是這個原因）
開關設置：前三個開關按所需波特率進行設置，后三個設為0即可（Micro/WIN編程連接時）。
使用USB/RS-232串口轉換器
當編程計算機只有USB通信口，沒有RS-232串口時，我們強烈建議客戶使用智能USB/PPI電纜，并將編程軟件升級到當前發布的新版本。
如果堅持使用自己的USB/RS-232串口轉換器，再使用串口PC/PPI電纜，由于轉換器眾多，西門子無法一一測試，不能就遇到的問題提供支持。
遇到這種情況，只有下面的辦法：
常問問題
新的Mciro/WIN會自動檢測通信連接是否支持187.5K，如果不支持（如老版電纜），則不能設置為187.5K的通信速率。
新編程電纜支持187.5K速率。
PPI電纜屬性中的這兩項設置與多主站通信功能有關。
隨著計算機技術的發展，僅通過舊型號的PC/PPI電纜已經不能實現多主站通信，因此這兩項設置現在已經沒有用處。
采用號電纜，配合Micro/WIN V3.2 SP4以上版本，可以輕松實現多主站通信。因此應當取消上述兩項的選擇：
圖5. PC/PPI電纜屬性
可以。但是受到老版電纜的限制，不能做多主站編程，也只能用到9.6K和19.2K波特率。