西門子S7-1200模塊6ES7211-1AE40-0XB0        西門子S7-1200模塊6ES7211-1AE40-0XB0

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今天,，一個新來的熱線同事找我討論模擬量模塊的問題,，他在熱線上遇到了一些麻煩，用戶打電話反映在現(xiàn)場的S7 300模擬量模塊讀數(shù)不變化,，怎么折騰都讀數(shù)是32767,。盡管模擬量模塊大家都很熟悉，但是類似的問題還經(jīng)常有用戶反應(yīng),。翻了翻手邊的資料,，似乎沒有系統(tǒng)講解這個問題的，于是把自己的經(jīng)驗歸納總結(jié)一下,。

關(guān)于讀不出值的問題,，如果總是32767沒有變化，其實值已經(jīng)有了,，只不過是超量程了,。如果值為0,，那就要注意模擬量是否有問題了，使用萬用表測量現(xiàn)場信號并沒有超限,。為什么會出現(xiàn)這兩種現(xiàn)象呢,？這是因為選擇的參考電位不同，例如,，現(xiàn)場過來的信號為5V,，那首先要問一下，基準點是幾伏,？10~15是5V,，-10~ -5同樣也是5V，如果測量端基準點是0V,，那么測量就會有問題,，所以一定要兩端等電位。模擬量模塊的基準電位點就是MANA  ,，所有的接線都與之有關(guān),。

隔離與非隔離問題系列

這里的隔離是指模擬量模塊的基準電位點MANA  與地（也是PLC的數(shù)據(jù)地）隔離。隔離模塊MANA  與地M可以不連接,，以MANA  作為測量端的參考電位,；非隔離模塊MANA  與地M必須連接， 這樣地M 變?yōu)镸ANA作為測量端的參考電位,。隔離模塊的好處就是可以避免共模干擾,。如何知道模塊是否是隔離模塊，例如SM331模塊,，可以從模板規(guī)范中查到,。S7-300中只有一款SM334（SM355除外）模塊是非隔離的，此外CPU31XC集成的模擬量也是非隔離的,，共同特點就是模塊的輸出和輸入公用M端,。

同樣傳感器也有隔離與非隔離的問題。通常非隔離的傳感器電源的負端與信號的負端公用一個端子,，例如傳感器有三個端子 L,， M 和S+，通過L,， M端子向傳感器供電,，S+，M為信號的輸出,，公用M端,。判斷傳感器是否隔離還是參考手冊。隔離傳感器信號負端與地M可以不連接,，以信號負端作為信號源端的參考電位,。非隔離傳感器信號負端必須在源端（設(shè)備端）接地,，以源端的地作為信號的參考電位。

下面就是如何測量端與信號源端等電位接線的問題,。在下面建議的連接圖中所用的縮寫詞和助記符含義如下：

M +： 測量導(dǎo)線（正）

M -：  測量導(dǎo)線（負）

MANA： 模擬量模塊基準電位點

這里需要注意MANA  ,，不同的接線方式都是以MANA  為參考基準電位。

M：    接地端子

L +： 24 VDC電源端子

UCM： MANA與模擬量輸入通道之間或模擬量輸入通道之間的電位差

UCM共模電壓,，有兩種：

1）不同輸入信號負端的電位差,，例如一個輸入信號為3V，另一個輸入信號也為3V,，但是它們的基準點電位可能不同,，可能是1~4V或3~6V,那么它們之間的共模電壓為2V。

2）輸入信號負端與MANA的電位差,。

模塊的UCM  是造成模擬量值超上限的主要原因。不同模塊UCM  的值不同,。

UISO： MANA和CPU的M端子之間的電位差

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使用隔離的模擬量模塊連接隔離的傳感器

隔離傳感器與隔離模擬量信號連接圖如圖1所示：

圖1 6ES72111AE400XB0西門子V90驅(qū)動器連接隔離的傳感器至隔離的模擬量輸入模塊,，都與地隔離，都不需要接地,，但是輸入信號（傳感器）負端與MANA  電壓超過UCM限制,，例如SM331（6ES7331-7KF02-0AB0）為2.5 VDC，就需要短接信號負端與MANA  ,，否則會出現(xiàn)超上限問題?，F(xiàn)場可以查看一下，幾乎所有超上限問題都是沒有連接信號負端與MANA  ,。如果UISO   超過限制,，例如75V DC，就需要連接信號負端,、MANA 端以及接地端M,，這時模塊以大地M端為參考電位，實際變?yōu)榉歉綦x使用了,，這種情況很少見,。

有的模塊通道組間都是隔離的，沒有MANA  ,，例如模塊6ES7331-7NF10-0AB0,，接線如圖2所示：

這時每一個通道組（每組2通道）的M-就是MANA ，輸入通道組間UCM 為以達到75VDC,。

都隔離的情況下連接信號負端與MANA 端就可以了(2線制和電阻測量除外),。手冊每個模塊接線圖中MANA都是建議接地的，我認為這是在接地良好,、不會產(chǎn)生共模電壓（例如單端接地）的情況下,。

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使用非隔離的模擬量模塊連接隔離的傳感器

這回我來講講使用非隔離的模擬量模塊連接隔離的傳感器的情況,，模塊的MANA與地M不隔離，這樣必須連接MANA與地M,，模擬量的參考點電位變成地M,，典型接線如圖3所示：

非隔離的模塊都要求連接連接MANA與地M，例如模塊SM334(6ES7334-0CE01-0AA0),，在提示中強調(diào)必須連接,，下面為引用手冊的提示部分。

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使用隔離的模擬量模塊連接非隔離的傳感器

傳感器不隔離,，那么信號源端以傳感器本地的地為基準點電位,。模塊是隔離的，以MANA點為測量基準電位,。典型接線如圖4所示：

從圖4可以看到,，非隔離的傳感器信號負端在源端接地，但是如果連接多個非隔離的傳感器并且分布在不同的地方（不同的接地點）,，這種情況下就比較麻煩,。各個傳感器信號的負端會有共模電壓UCM ，為了消除UCM ,，將各個信號的負端在源端使用短而粗的導(dǎo)線進行等電位連接,，由于模塊的MANA和信號源端的地可能存在電位差，還要將MANA與源端的地進行等電位連接,。在這里不能在模塊處進行短接,，否則不能消除UCM。

如果工廠接地不好,，還是使用隔離的傳感器,。

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使用非隔離的模擬量模塊連接非隔離的傳感器

如果使用非隔離的模擬量連接非隔離的傳感器，那么一定將所有的點接地并進行等電位處理,。典型接線如圖5所示：

從圖5可以看到,，按照隔離與非隔離的要求，模塊不隔離,，必須連接MANA與地M,，傳感器不隔離則需要連接信號負端到本地的地，這樣一邊以信號源的地作為基準點,，一邊以模塊的地M作為基準點,，為了消除兩者之間的電位差（共模電壓UCM），需要使用足夠粗的導(dǎo)線進行等電位連接,。

如果整個工廠有等電位的接地網(wǎng),，使用非隔離的儀表和模塊就比較簡單，只需要連接MANA到本地的地M即可,，因為每個點都等電位,。往往事與愿違,，由于非隔離的儀表價格便宜，越是使用這樣儀表的地方,，地通常打得都不會好,，就更別提接地網(wǎng)和等電位連接了。不采取措施肯定有問題,，必須等電位,。使用萬用表可以測量，那是因為萬用表與地是隔離的,，的共模電壓UCM   也可能不同 ,，與模塊不在相同的條件下。建議使用隔離的傳感器和模塊,。

講了一系列的接線方式,，終的結(jié)論就是模擬量接線的幾種方式都集中在一點上，就是信號源端與測量端一定要等電位,。

講到這里我覺得還是要再擴展一下,，利用這個原則同樣也可以解決數(shù)字量接線問題。下面是在現(xiàn)場遇見的一個問題,，如圖6所示，CPU與I/O的供電分開,，I/O是一個非隔離模塊,，當現(xiàn)場給出信號，但是I/O模塊的輸入燈沒有點亮,，在CPU中也不能讀出,，使用萬用表測量，在端子上有24V電壓,。模塊沒有問題,，將兩個電源PS的M端短接，就可以檢測到輸入信號,，這也是由于參考點電位不同造成的,。

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