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S7-200模擬量模塊選型提示之EM231和224XP
S7-200可以連接的模擬量信號分為電壓,、電流和溫度信號。電壓范圍為：0-10V或0-5V等,，電流范圍為：0-20mA或4-20mA,。可以使用的模擬量輸入模塊的型號為：EM231和EM235,。您可以結(jié)合被測模擬量信號的范圍和模擬量模塊的特點來進行選型,，常見的選型問題如下
Q1： EM231的8通道模塊(訂貨號：6ES7 231-0HF22-0XA0)是否可同時接入8路電流信號？
A1：不可以,。對于8通道的EM231而言,，其前6個通道只能接入電壓信號，不能接入電流信號,。此模塊只有后兩個通道才可以接入電流信號,。并且當后兩個通道使用電流信號時，前6個通道的電壓測量范圍必須是0-5V,，而不能使用0-10V的信號,。
所以，當您需要接入8路電流信號時,，只能使用兩個EM231的4通道的模塊（訂貨號：6ES7 231-0HC22-0XA0）
Q2：S7-200 CPU 224XP集成模擬量輸入是否可以連接電流信號,？
A2：不推薦這樣連接。224XP集成的模擬量輸入可以連接-10V～+10V的電壓信號,。對于電流信號而言是不能直接接入的,。在某些情況下，有的客戶會使用電阻進行轉(zhuǎn)換,，將電流變?yōu)殡妷哼M行監(jiān)控,。但是，這種方案是不推薦的,。主要是由于以下因素導致：
（1）如果使用普通電阻,，在使用中由于其阻值會隨著溫度的變化而變化，故測量的精度無法保證,。
（2）如果使用精密電阻,，當電阻短路時也可能導致傳感器的輸出短路，如果沒有相應的保護,，很容易導致設備損壞,。
基于以上因素，不建議使用224XP集成的模擬量輸入點連接電流信號,。而應該使用EM231（如訂貨號：6ES7 231-0HC22-0XA0）模塊,。
Q3：CN的模擬量模塊和非CN的模擬量模塊能否混用？
A3：可以,。實際使用中,，二者在性能和操作上沒有任何差異,。
Q4：S7-200測量0-20mA和4-20mA的電流信號時需要選擇不同的模塊嗎,？設置上有差異嗎,？
A4：不需要選擇不同的模塊。選擇同一種模塊,，如EM231（訂貨號：6ES7 231-0HC22-0XA0）即可實現(xiàn),。對于S7-200模擬量模塊而言，量程設定是通過撥碼開關來實現(xiàn)的,，對于4-20mA和0-20mA兩種量程,，其撥碼設置是*一樣的。二者的區(qū)別是4-20mA對應的數(shù)字量范圍是6400-32000,。而0-20mA對應的數(shù)字量范圍是0-32000,。
S7-200模擬量模塊系列
模擬信號是指在一定范圍內(nèi)連續(xù)的信號（如電壓、電流),，這個“一定范圍”可以理解為模擬量的有效量程,。在使用S7-200模擬量時，需要注意信號量程范圍,，撥碼開關設置,，模塊規(guī)范接線，指示燈狀態(tài)等信息,。
本文中,，我們按照S7-200模擬量模塊類型進行分類介紹：
1.AI 模擬量輸入模塊?
2.AO模擬量輸出模塊?
3.AI/AO模擬量輸入輸出模塊
4.常見問題分析
首先，請參見“S7-200模擬量全系列總覽表”,，初步了解S7-200模擬量系列的基本信息,，具體內(nèi)容請參見下文詳細說明：
AI 模擬量輸入模塊上海西門子紫色電纜代理商
A. 普通模擬量輸入模塊：
如果，傳感器輸出的模擬量是電壓或電流信號（如±10V或0~20mA）,，可以選用普通的模擬量輸入模塊,，通過撥碼開關設置來選擇輸入信號量程。注意：按照規(guī)范接線,，盡量依據(jù)模塊上的通道順序使用（A->D）,，且未接信號的通道應短接。具體請參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》的附錄A-模擬量模塊介紹,。
4AI EM231模塊：
首先,，模擬量輸入模塊可以通過設置撥碼開關來選擇信號量程。開關的設置應用于整個模塊,，一個模塊只能設置為一種測量范圍,，且開關設置只有在重新上電后才能生效。也就是說,，撥碼設置一經(jīng)確定后,，這4個通道的量程也就確定了,。如下表所示：
注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的撥碼開關設置是一樣的，也就是說,，當撥碼開關設置為這種時,，輸入通道的信號量程，可以是0~5V,，也可以是0~20mA,。
8AI EM231模塊：
8AI的EM231模塊，第0->5通道只能用做電壓輸入,，只有第6,、7兩通道可以用做電流輸入，使用撥碼開關1,、2對其進行設置：當sw1=ON,，通道6用做電流輸入；sw2=ON時,，通道7用做電流輸入,。反之，若選擇為OFF,，對應通道則為電壓輸入,。
注：當?shù)?、7道選擇為電流輸入時,，第0->5通道只能輸入0-5V的電壓,。
B. 測溫模擬量輸入模塊（熱電偶TC；熱電阻RTD）：
如果,，傳感器是熱電阻或熱電偶,，直接輸出信號接模擬量輸入，需要選擇特殊的測溫模塊,。測溫模塊分為熱電阻模塊EM231RTD和熱電偶模塊EM231TC,。注意：不同的信號應該連接至相對應的模塊，如：熱電阻信號應該使用EM231RTD,，而不能使用EM231TC,。且同一模塊的輸入類型應該*，如：Pt1000和Pt100不能同時應用在一個熱電阻模塊上,。
熱電偶模塊TC：
EM231 TC支持J,、K、E,、N,、S、T和R型熱電偶，不支持B型熱電偶,。通過撥碼設置,，模塊可以實現(xiàn)冷端補償，但仍然需要補償導線進行熱電偶的自由端補償,。另外,，該模塊具有斷線檢測功能，未用通道應當短接,，或者并聯(lián)到旁邊的實際接線通道上,。?
熱電阻模塊RTD：
熱電阻的阻值能夠隨著溫度的變化而變化，且阻值與溫度具有一定的數(shù)學關系,，這種關系是電阻變化率α。RTD模塊的撥碼開關設置與α有關,，如下圖所示,，就算同是 Pt100，α值不同時撥碼開關的設置也不同,。在選擇熱電阻時,，請盡量弄清楚α參數(shù)，按 照對應的撥碼去設置,。具體請參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》的附錄A-熱電偶和熱電阻擴展模塊介紹,。
EM231 RTD模塊具有斷線檢測功能，未用通道不能懸空,，接法方式如下：
（1）請將一個電阻按照與已用通道相同的接線方式連接到空的通道,，注意：電阻的阻值必須和RTD的標稱值相同；
（2）將已經(jīng)接好的那一路熱電阻的所有引線,，一一對應連接到空的通道上,。
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,。
提示：
（1）. 在STEP7 Micor/WIN軟件中（S7-200的編程軟件）,，對于模擬量輸入通道設有軟件濾波功能，如圖所示,，具體請參見《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->系統(tǒng)塊-模擬量濾波,。
但是，在系統(tǒng)塊中設置模擬量通道濾波時,，RTD和TC模塊占用的模擬量通道,，應禁止濾波功能,。
（2） EM231 TC和RTD模塊上，均有24V電源指示燈和SF故障指示燈,。如圖所示：（a）若24V電源指示燈=OFF,，則說明該模塊沒有24V工作電源；（b）若SF紅燈閃爍,，原因可能是：模塊內(nèi)部軟件檢測出外接斷線,，或者輸入超出范圍。
注：具體請參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->EM231 RTD/EM231 TC,。
AO模擬量輸出模塊
S7-200的擴展模塊里,，分別有2路、4路的模擬量輸出模塊EM232,。根據(jù)接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號類型,，電壓：±10V，電流：0~20mA（4~20mA）,。
AI/AO模擬量輸入輸出模塊
(A) CPU模塊本體集成的2路AI和1路AO
S7-200只有CPU 224XP和CPU224XPsi,，本體集成有模擬量通道。其中,，2路AI是：電壓信號±10V,，1路AO是：電壓信號0~10V；或者電流信號0~20mA(4~20mA),，輸出信號類型可以通過硬件接線來選擇,。
(B) EM235模擬量輸入輸出模塊
EM235模塊有4路AI和1路AO。通過撥碼開關設置來選擇4路AI通道的輸入信號程,，如下表所示,，這個模塊可以測量毫伏級（mV）的信號；1路AO是：電壓信號 ±10V,；或電流信號0~20mA（4~20mA）,，可以根據(jù)硬件接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號類型。
注：模塊上的電位計是用來調(diào)節(jié)輸入信號和轉(zhuǎn)換數(shù)值的放大關系,，在模塊出廠時已經(jīng)設置好了,，如無需要，請不要隨意更改,。
常見問題分析
A．模擬量輸入與數(shù)字量的對應關系：
模擬量信號（0~10V,，0~5V或0~20mA）在S7-200 CPU內(nèi)部用0~32000的數(shù)值表示（注：4~20mA對應6400~32000），這兩者之間有一定的數(shù)學關系,，如圖所示：
B．模擬量模塊的硬件接線介紹
（1）CPU 224 XP集成有2路電壓輸入,，接線方法見a：分別為A+和M、B+和M，此時只能輸入±10V 電壓信號,。
CPU 224XP還集成有1路模擬量輸出信號,。電流輸出如圖b，將負載接在I和M端子之間,；電壓輸出如圖c,，將負載接在V和M端子之間。
（2）模擬量輸入的接線方式
以4AI EM231模塊為例,，分別介紹電壓,、電流型輸入信號的接線方式，如圖所示,。注意：此接線圖是一個示意圖,，表述的是不同的接線方式，并不是指該模塊只有A通道可以接入電壓,，B通道必須懸空,，C和D通道只能接入電流。
當您的信號為電壓輸入時可以參考接線方法a,，以此類推。
方式a. 電壓輸入方式：信號正接A+,；信號負接A-,；
方式b. 未用通道接法（不要懸空）：未用通道需短接，如B+和B-短接,；
方式c. 電流輸入方式（四線制）：信號正接C+,，同時C+與RC短接；信號負接C-,，同時C-和模塊的M端短接,。
方式d. 電流輸入方式（兩線制）：信號線接D+，同時D+與RD短接,；電源M端接D-,，同時和模塊的M端短接。
注：具體請參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->模擬量模塊接線,。
（3）電流型信號輸入接線方式
電流型信號的接線方式,，分為四線制、三線制,、二線制接法,。這里討論的“幾線制”，是以傳感器或儀表變送器是否需要外供電源來區(qū)別的,，而并不是指EM231模塊需要幾根信號線,，或該變送器的信號線輸出。
a. 四線制-電流型信號的接法：
四線制信號是指信號設備本身外接供電電源，同時有信號+,、信號-兩根信號線輸出,。供電電源可有220VAC或24VDC，接線如圖所示：
b. 三線制-電流型信號的接法：
三線制信號是指信號設備本身外接供電電源,，只有一根信號線輸出,，該信號線與電源線共用公共端，通常情況是共負端的,。接線如圖所示：
注：若設備的24VDC供電電源與EM231模塊的供電電源不是同一個電源,，那么，需要將模塊的M端與該通道的負端引腳短接（如,，M和C-短接）,。這是為了使模塊與測量通道工作在同一的參考電壓，也就是等電位,。下面的二線制接法同理,。
1.1 概述
無論在帶編碼器矢量控制（VC）和無編碼器矢量控制（SLVC）下，動態(tài)優(yōu)化都是保證控制精度和高動態(tài)響應的前提,。只有在矢量控制模式（P1300≥20）下,，才需要對電機進行動態(tài)優(yōu)化。動態(tài)優(yōu)化包括兩種模式：旋轉(zhuǎn)測量（包含飽和曲線測量,、轉(zhuǎn)動慣量測量和速度控制器優(yōu)化）和速度控制器優(yōu)化（包含轉(zhuǎn)動慣量測量和速度控制器優(yōu)化）,。
動態(tài)識別必須在以下條件下才能完成：
1. 接線正確，并且變頻器和電機沒有絕緣故障,；
2. 電機的銘牌參數(shù)準確的輸入到變頻器中,；
3. 電機在空載狀態(tài)下；
4. 電機可以自由旋轉(zhuǎn),；
5. 靜態(tài)識別已經(jīng)完成,。
1.2 相關參數(shù)
當執(zhí)行過旋轉(zhuǎn)測量以后，不必再執(zhí)行速度控制器優(yōu)化,。速度控制器優(yōu)化已經(jīng)包含在旋轉(zhuǎn)測量中,。如果選擇P1300≥20，并且沒有完成靜態(tài)識別,，變頻器會報出A07994,，提示電機靜態(tài)識別未完成。
表 STYLEREF 1 s 1? SEQ 表 * ARABIC s 1 1動態(tài)優(yōu)化的參數(shù)設置
參數(shù)號 | 出廠值 | 描述 |
P1900 | 0 | 電機數(shù)據(jù)檢測及旋轉(zhuǎn)檢測 |
P1910 | 0 | 電機數(shù)據(jù)檢測 |
P1960 | 0 | 1（旋轉(zhuǎn)測量,，無編碼器矢量控制下） |
3（速度控制器優(yōu)化,，無編碼器矢量控制下） | ||
2（旋轉(zhuǎn)測量，帶編碼器矢量控制下） | ||
4（速度控制器優(yōu)化,，帶編碼器矢量控制下） | ||
P1961 | 40% | 檢測飽和曲線時的轉(zhuǎn)速 |
P1965 | 40% | 檢測轉(zhuǎn)動慣量時的轉(zhuǎn)速 |
P1967 | 100% | 速度控制器優(yōu)化的動態(tài)系數(shù) |
注意：在動態(tài)優(yōu)化過程中,，電機會頻繁的加速和減速,，可以通過設置P1961和P1965限制優(yōu)化過程中電機的高轉(zhuǎn)速；
G120（cu2x0x-2x）變頻器執(zhí)行動態(tài)優(yōu)化過程中,，表1-2中的這些參數(shù)會被自動測量和設置,，以幫助變頻器提高控制精度和動態(tài)響應。其中,，轉(zhuǎn)速控制器適配的說明和使用請參看《G120(CU2x0x-2)轉(zhuǎn)速控制器適配》文檔,。
表 STYLEREF 1 s 1? SEQ 表 * ARABIC s 1 2動態(tài)優(yōu)化測量的參數(shù)
參數(shù)號 | 描述 | 參數(shù)號 | 描述 |
r331 | 實際的電機勵磁電流 | P1464 | 轉(zhuǎn)速控制器適配轉(zhuǎn)速下限 |
P341 | 電機轉(zhuǎn)動慣量 | P1465 | 轉(zhuǎn)速控制器適配轉(zhuǎn)速上限 |
P342 | 總轉(zhuǎn)動慣量與電機轉(zhuǎn)動慣量比 | P1470 | 無編碼器運行時轉(zhuǎn)速控制器的P增益 |
P360 | 電機勵磁電感 | P1472 | 無編碼器運行時轉(zhuǎn)速控制器的積分時間 |
P1460 | 轉(zhuǎn)速控制器P增益適配轉(zhuǎn)速下限 | P1496 | 加速度前饋定標 |
P1461 | 轉(zhuǎn)速控制器P增益適配轉(zhuǎn)速上限比例系數(shù) | r1968 | 轉(zhuǎn)速控制器優(yōu)化的動態(tài)系數(shù) |
P1462 | 轉(zhuǎn)速控制器積分時間適配轉(zhuǎn)速下限 | r1973 | 檢測出編碼器的脈沖數(shù) |
P1463 | 轉(zhuǎn)速控制器積分時間適配轉(zhuǎn)速上限比例系數(shù) |
|
|
1.3 動態(tài)優(yōu)化操作步驟
無編碼器矢量控制動態(tài)優(yōu)化操作步驟
當完成變頻器的快速調(diào)試以后，進行如下設置：
1,、設置P1900=1,，P1910=1，P1960=1,；
2,、此時屏幕上出現(xiàn)報警代碼A07991和A07980，提示靜態(tài)識別和動態(tài)優(yōu)化已經(jīng)激活,；
3,、啟動變頻器，靜態(tài)識別開始,，電機發(fā)出蜂鳴聲,；
4、靜態(tài)識別結(jié)束后,，報警代碼A07991消失,，蜂鳴聲消失，變頻器自動停機,；
5、再一次啟動變頻器,，動態(tài)優(yōu)化開始,，電機開始旋轉(zhuǎn)；
6,、動態(tài)優(yōu)化結(jié)束后,，報警代碼A07980消失，變頻器自動停機,；
7,、將P0971=1，執(zhí)行Copy RAM to ROM.
帶編碼器矢量控制動態(tài)優(yōu)化操作步驟
當完成變頻器的快速調(diào)試以后,，進行如下設置：
1,、設置P1900=1，P1910=1,，P1960=2,；
2,、此時屏幕上出現(xiàn)報警代碼A07991和A07980，提示靜態(tài)識別和動態(tài)優(yōu)化已經(jīng)激活,；
3,、啟動變頻器，靜態(tài)識別開始,，電機發(fā)出蜂鳴聲,；
4、靜態(tài)識別結(jié)束后,，報警代碼A07991消失,，蜂鳴聲消失，變頻器自動停機,；
5,、再一次啟動變頻器，動態(tài)優(yōu)化開始,，電機開始旋轉(zhuǎn),；
6、動態(tài)優(yōu)化結(jié)束后,，報警代碼A07980消失,，變頻器自動停機；
7,、將P0971=1,，執(zhí)行Copy RAM to ROM.
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