西門子S7-1500PLC模塊天津代理商

西門子S7-300 PLC的模擬量輸入模塊

    S7 - 300的模擬量I/O模塊包括模擬量輸入模塊SM 331、模擬量輸出模塊SM 332、模擬量輸入/輸出模塊SM 334和SM 335。

    1．模擬量變送器

    生產(chǎn)過程中大量的連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來測(cè)量或控制。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量、液位、物體的成分和頻率等。有的是強(qiáng)電電量，例如發(fā)電機(jī)組的電流、電壓、有功功率和無功功率、功率因數(shù)等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流或直流電壓信號(hào)，例如DC 0～10V和DC 4~20 mA。

    2．SM 331模擬量輸入模塊的基本結(jié)構(gòu)

    模擬量輸入模塊用于將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要組成部分是A/D (Analog/Digit)轉(zhuǎn)換器（見圖2-49中的ADC）。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)量程的直流電壓、直流電流信號(hào)。SM 331也可以直接連接不帶附加放大器的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻），這樣可以省去溫度變送器，不但節(jié)約了硬件成本，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也更加緊湊。

    一塊SM 331模塊中的各個(gè)通道可以分別或分組使用電流輸入或電壓輸入，并選用不同的量程。大多數(shù)模塊的分辨率（轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字的位數(shù)）可以在組態(tài)時(shí)設(shè)置，轉(zhuǎn)換時(shí)間與分辨率有關(guān)。

    模擬量輸入模塊由多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)、光隔離元件、內(nèi)部電源和邏輯電路組成。各模擬量輸入通道共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，用多路開關(guān)切換被轉(zhuǎn)換的通道，模擬量輸入模塊各輸入通道的A/D轉(zhuǎn)換過程和轉(zhuǎn)換結(jié)果的存儲(chǔ)與傳送是順序進(jìn)行的。

    各個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存到各自的存儲(chǔ)器，直到被下一次的轉(zhuǎn)換值覆蓋?？梢杂醚b入指令“L PIW…”來訪問轉(zhuǎn)換的結(jié)果。

    3．傳感器與模擬量輸入模塊的接線

    傳感器與模擬量輸入模塊的連接分為下列各種情況：連接帶電隔離的傳感器、連接不帶電隔離的傳感器、連接電壓傳感器、連接電流傳感器、連接電阻和熱電阻、連接帶內(nèi)部補(bǔ)償?shù)臒犭娕肌⑦B接帶外部補(bǔ)償?shù)臒犭娕肌?/span>

    各種情況的接線方式和注意事項(xiàng)見隨書光盤中的《S7 - 300模塊數(shù)據(jù)設(shè)備手冊(cè)》第4章。

    4．S7 -300模擬量輸入模塊的技術(shù)參數(shù)

    除了1KF01 - 0AB0，其余模塊均用紅色LED指示組故障。模塊與背板總線之間有隔離，熱電偶、熱電阻輸入時(shí)進(jìn)行了線性化處理。

    使用屏蔽電纜時(shí)大距離為200m，輸入信號(hào)為50 mV或80 mV時(shí)，大距離為50m。

    5．模擬量輸入模塊的掃描時(shí)間

    通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間由基本轉(zhuǎn)換時(shí)間和模塊的電阻測(cè)試和斷線監(jiān)控時(shí)間組成，基本轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于模擬量輸入模塊的轉(zhuǎn)換方法（例如積分法和瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換法）。積分轉(zhuǎn)換法的積分時(shí)間直接影響轉(zhuǎn)換時(shí)間，可以在STEP 7中設(shè)置積分時(shí)間。

    掃描時(shí)間是指模擬量輸入模塊對(duì)所有被激活的模擬量輸入通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理的時(shí)間的總和。如果模擬量輸入通道進(jìn)行了通道分組，還需要考慮通道組之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間。

    6．模擬量輸入模塊的量程卡

    模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)類型用量程卡（或稱為量程模塊）來設(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，圖2-50中的模塊有8個(gè)通道，因此有4個(gè)量程卡。量程卡插入輸入模塊后，如果量程卡上的標(biāo)記C與輸入模塊上的箭頭標(biāo)記相對(duì)，則量程卡被設(shè)置在C位置。各位置對(duì)應(yīng)的測(cè)量類型和測(cè)量范圍都印在模擬量模塊上。

    供貨時(shí)模塊的量程卡被放置在默認(rèn)的位置，如果與組態(tài)時(shí)給出的量程卡位置不同，首先用螺釘旋具將量程卡從模擬量輸入模塊中撬出來，按組態(tài)時(shí)給出的位置將量程卡插入模擬量輸入模塊中。

    如果沒有正確地設(shè)置量程卡，將會(huì)損壞模擬量輸入模塊。

  SM 323是S7 -300的數(shù)字量輸入/輸出模塊，它有兩種型號(hào)可供選擇。一種有8點(diǎn)輸入和8點(diǎn)輸出，輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)均只有一個(gè)公共端。另外一種有16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出（均為8點(diǎn)1組）。輸入、輸出的額定電壓均為DC 24V，輸入電流為7mA，大輸出電流為0.5A，每組總輸出電流為4A。輸入電路和輸出電路通過光耦合器與背板總線相連，輸出電路為晶體管型，有電子保護(hù)功能。

    SM 322數(shù)字量輸出模塊用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小功率電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等負(fù)載。數(shù)字量輸出模塊將內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為控制過程所需的外部信號(hào)電平，同時(shí)有隔離和功率放大的作用。輸出模塊的功率放大元件有驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的大功率晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管、驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載的雙向晶閘管或固態(tài)繼電器，以及既可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可以驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的小型繼電器。輸出電流的額定值為0.5～8A（與模塊型號(hào)有關(guān)），負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。

    圖2-45是繼電器輸出電路，某一輸出點(diǎn)Q為1狀態(tài)時(shí)，梯形圖中的線圈“通電”，通過背板總線接口和光耦合器，使模塊中對(duì)應(yīng)的微型繼電器線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載工作。輸出點(diǎn)為0狀態(tài)時(shí)，梯形圖中的線圈“斷電”，輸出模塊對(duì)應(yīng)的微型繼電器的線圈也斷電，其常開觸點(diǎn)斷開。

    圖2-46是固態(tài)繼電器(SSR)輸出電路，虛線框內(nèi)的光敏雙向晶閘管和虛線框外的雙向晶閘管等組成固態(tài)繼電器。SSR的輸入功耗低，輸入信號(hào)電平與CPU內(nèi)部的電平相同，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了隔離，并且有一定的帶負(fù)載能力。梯形圖中某一輸出點(diǎn)Q為1狀態(tài)時(shí)，其線圈“通電”，使光敏晶閘管中的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光敏雙向晶閘管導(dǎo)通，使另一個(gè)容量較大的雙向晶閘管導(dǎo)通，模塊外部的負(fù)載得電工作。圖2-46中的RC電路用來抑制晶閘管的關(guān)斷過電壓和外部的浪涌電壓。這類模塊只能用于交流負(fù)載，其響應(yīng)速度較快，工作壽命長(zhǎng)。

    圖2-45    繼電器輸出模塊電路

    圖2-46    固態(tài)繼電器輸出模塊電路

    雙向晶閘管由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通的延遲時(shí)間小于1ms，由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷的大延遲時(shí)間為10 ms（工頻半周期）。如果因負(fù)載電流過小使晶閘管不能導(dǎo)通，可以在負(fù)載兩端并聯(lián)電阻。

    圖2-47是晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸出電路，只能驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。輸出信號(hào)經(jīng)光耦合器送給輸出元件，圖中用一個(gè)帶三角形符號(hào)的小方框表示輸出元件。輸出元件的飽和導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開。

    圖2-47    晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管輸出模塊電路

    繼電器輸出模塊的負(fù)載電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和瞬時(shí)過電流的能力較強(qiáng)，但是動(dòng)作速度較慢，壽命（動(dòng)作次數(shù)）有一定的限制。如果輸出量的變化不是很頻繁，建議優(yōu)先選用繼電器型的輸出模塊。

    固態(tài)繼電器型輸出模塊只能用于交流負(fù)載，晶體管型、場(chǎng)效應(yīng)晶體管型輸出模塊只能用于直流負(fù)載，它們的可靠性高，響應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，但是過載能力稍差。

    在選擇數(shù)字量輸出模塊時(shí)，應(yīng)注意負(fù)載電壓的種類和大小、工作頻率和負(fù)載的類型（電阻性、電感性負(fù)載、機(jī)械負(fù)載或白熾燈）。除了每一點(diǎn)的輸出電流外，還應(yīng)注意每一組的大輸出電流。

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