西门子S7-1500PLC模块天津代理商

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西门子S7-300 PLC的模拟量输入模块

    S7 - 300的模拟量I/O模块包括模拟量输入模块SM 331、模拟量输出模块SM 332、模拟量输入/输出模块SM 334和SM 335。

    1．模拟量变送器

    生产过程中大量的连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制。有的是非电量，例如温度、压力、流量、液位、物体的成分和频率等。有的是强电电量，例如发电机组的电流、电压、有功功率和无功功率、功率因数等。变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的直流电流或直流电压信号，例如DC 0～10V和DC 4~20 mA。

    2．SM 331模拟量输入模块的基本结构

    模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成部分是A/D (Analog/Digit)转换器（见图2-49中的ADC）。模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器输出的标准量程的直流电压、直流电流信号。SM 331也可以直接连接不带附加放大器的温度传感器（热电偶或热电阻），这样可以省去温度变送器，不但节约了硬件成本，控制系统的结构也更加紧凑。

    一块SM 331模块中的各个通道可以分别或分组使用电流输入或电压输入，并选用不同的量程。大多数模块的分辨率（转换后的二进制数字的位数）可以在组态时设置，转换时间与分辨率有关。

    模拟量输入模块由多路开关、A/D转换器(ADC)、光隔离元件、内部电源和逻辑电路组成。各模拟量输入通道共用一个A/D转换器，用多路开关切换被转换的通道，模拟量输入模块各输入通道的A/D转换过程和转换结果的存储与传送是顺序进行的。

    各个通道的转换结果被保存到各自的存储器，直到被下一次的转换值覆盖。可以用装入指令“L PIW…”来访问转换的结果。

    3．传感器与模拟量输入模块的接线

    传感器与模拟量输入模块的连接分为下列各种情况：连接带电隔离的传感器、连接不带电隔离的传感器、连接电压传感器、连接电流传感器、连接电阻和热电阻、连接带内部补偿的热电偶、连接带外部补偿的热电偶。

    各种情况的接线方式和注意事项见随书光盘中的《S7 - 300模块数据设备手册》第4章。

    4．S7 -300模拟量输入模块的技术参数

    除了1KF01 - 0AB0，其余模块均用红色LED指示组故障。模块与背板总线之间有隔离，热电偶、热电阻输入时进行了线性化处理。

    使用屏蔽电缆时大距离为200m，输入信号为50 mV或80 mV时，大距离为50m。

    5．模拟量输入模块的扫描时间

    通道的转换时间由基本转换时间和模块的电阻测试和断线监控时间组成，基本转换时间取决于模拟量输入模块的转换方法（例如积分法和瞬时值转换法）。积分转换法的积分时间直接影响转换时间，可以在STEP 7中设置积分时间。

    扫描时间是指模拟量输入模块对所有被激活的模拟量输入通道进行转换和处理的时间的总和。如果模拟量输入通道进行了通道分组，还需要考虑通道组之间的转换时间。

    6．模拟量输入模块的量程卡

    模拟量输入模块的输入信号类型用量程卡（或称为量程模块）来设置。量程卡安装在模拟量输入模块的侧面，每两个通道为一组，共用一个量程卡，图2-50中的模块有8个通道，因此有4个量程卡。量程卡插入输入模块后，如果量程卡上的标记C与输入模块上的箭头标记相对，则量程卡被设置在C位置。各位置对应的测量类型和测量范围都印在模拟量模块上。

    供货时模块的量程卡被放置在默认的位置，如果与组态时给出的量程卡位置不同，首先用螺钉旋具将量程卡从模拟量输入模块中撬出来，按组态时给出的位置将量程卡插入模拟量输入模块中。

    如果没有正确地设置量程卡，将会损坏模拟量输入模块。

  SM 323是S7 -300的数字量输入/输出模块，它有两种型号可供选择。一种有8点输入和8点输出，输入点和输出点均只有一个公共端。另外一种有16点输入和16点输出（均为8点1组）。输入、输出的额定电压均为DC 24V，输入电流为7mA，大输出电流为0.5A，每组总输出电流为4A。输入电路和输出电路通过光耦合器与背板总线相连，输出电路为晶体管型，有电子保护功能。

    SM 322数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机起动器等负载。数字量输出模块将内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放大的作用。输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交流负载的双向晶闸管或固态继电器，以及既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载的小型继电器。输出电流的额定值为0.5～8A（与模块型号有关），负载电源由外部现场提供。

    图2-45是继电器输出电路，某一输出点Q为1状态时，梯形图中的线圈“通电”，通过背板总线接口和光耦合器，使模块中对应的微型继电器线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载工作。输出点为0状态时，梯形图中的线圈“断电”，输出模块对应的微型继电器的线圈也断电，其常开触点断开。

    图2-46是固态继电器(SSR)输出电路，虚线框内的光敏双向晶闸管和虚线框外的双向晶闸管等组成固态继电器。SSR的输入功耗低，输入信号电平与CPU内部的电平相同，同时又实现了隔离，并且有一定的带负载能力。梯形图中某一输出点Q为1状态时，其线圈“通电”，使光敏晶闸管中的发光二极管点亮，光敏双向晶闸管导通，使另一个容量较大的双向晶闸管导通，模块外部的负载得电工作。图2-46中的RC电路用来抑制晶闸管的关断过电压和外部的浪涌电压。这类模块只能用于交流负载，其响应速度较快，工作寿命长。

    图2-45    继电器输出模块电路

    图2-46    固态继电器输出模块电路

    双向晶闸管由关断变为导通的延迟时间小于1ms，由导通变为关断的大延迟时间为10 ms（工频半周期）。如果因负载电流过小使晶闸管不能导通，可以在负载两端并联电阻。

    图2-47是晶体管或场效应晶体管输出电路，只能驱动直流负载。输出信号经光耦合器送给输出元件，图中用一个带三角形符号的小方框表示输出元件。输出元件的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开。

    图2-47    晶体管或场效应管输出模块电路

    继电器输出模块的负载电压范围宽，导通压降小，承受瞬时过电压和瞬时过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿命（动作次数）有一定的限制。如果输出量的变化不是很频繁，建议优先选用继电器型的输出模块。

    固态继电器型输出模块只能用于交流负载，晶体管型、场效应晶体管型输出模块只能用于直流负载，它们的可靠性高，响应速度快，寿命长，但是过载能力稍差。

    在选择数字量输出模块时，应注意负载电压的种类和大小、工作频率和负载的类型（电阻性、电感性负载、机械负载或白炽灯）。除了每一点的输出电流外，还应注意每一组的大输出电流。

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