SM331模拟量输入模块
西门子S7-300PLC模拟量接线常见问题
西门子S7-300PLC模拟量接线常见问题问题:什么是2线和4线的测量传感器,以及连接时的注意事项?解答:2线传感器是一个被动的测量传感器,它的电源是由SM331来提供的;4线传感器是一个主动测量传感器,它的电源由外部电源提供而不是SM331提供,2根测量线被连接到SM上,所以SM331(－7KF)最大有8个通道。
注意:・2线测量传感器连接Mana与M(短接11和20端,11端和10端);短接没用的同通道组的通道,跨接一个 3.3K W的电阻。
・4线测量传感器短接10和11端,短接所有的Mx-到Mana。
问题:怎样接一个没有用的模拟量模块的输入?解答:没有用的模拟量输入接线应依靠这个输入的参先化,首先必须明确它是电压输入还是电流输入,以及设定了怎样的测量范围,被设定的测量量是电阻值还是温度值。
根据参数设定,可以按照以下方式连接没有用的模拟量输入。
这种连接对于SM331来说是非常必要的。
因为它每个通道组有两个物理输入点,那么没有用的通道可能会影响或破坏一个通道组另一个通道的诊断,特别是的1-5V、4 -20mA的信号。
问题:如何设置和修改以下模块的分辨率?・6ES7331-7KB01-0AB0・6ES7331-7KB00-0AB0・6ES7331-7KF01-0AB0・6ES7331-7KF00-0AB0解答:这些分辨率不可以直接在硬件组态中选择,它只能被间接的通过干扰频率抑制来设置。
下列表格提供了相关数据:问题:SM322连接S＋和S－的目的?解答:对于电压输出,S＋和S－连接起来是为了检测负载侧实际压降,并把它传回到SM332,这将模块对外部的波动和偏差进行补偿,以提高负载侧的精度例如,温度的改变。
如果不需要,那么将S＋和QV、S－和Mana相连,或让S＋、S－开路。
问题：SM332的S+和S-连接端有什么用？解答：S+和S-连接端用于获取负载的实际电压值并将之传送回SM332。
从而使模块能够(在一定程度上)弥补，例如，由于温度变化而导致的波动和偏差。
西门子S7-300系列SM331型号8路分析输入模块数据表说明书
No
to terminal)
Interrupts/diagnostics/status information Alarms ● Diagnostic alarm ● Limit value alarm Diagnostic messages ● Diagnostic functions ● Diagnostic information readable ● Diagnostics Diagnostics indication LED ● Group error SF (red)
integrating
16 bit; Unipolar: 15/15/15/15 bits; bign/15 bits + sign/15 bits + sign/15 bits + sign Yes; 10/ 16.67/ 20/ 100 ms 10 / 50 / 60 / 400 Hz
8 50 V; Permanent
32 mA
Yes Yes No No No
No Yes 2 MΩ No No Yes 2 MΩ
6ES7331-7NF00-0AB0 Page 1/4
13.05.2015
Changes preserved © Copyright Siemens AG
● -2.5 V to +2.5 V ● -250 mV to +250 mV ● -5 V to +5 V ● Input resistance (-5 V to +5 V) ● -50 mV to +50 mV ● -500 mV to +500 mV ● -80 mV to +80 mV Input ranges (rated values), currents ● 0 to 20 mA ● Input resistance (0 to 20 mA) ● -10 mA to +10 mA ● -20 mA to +20 mA ● Input resistance (-20 mA to +20 mA) ● -3.2 mA to +3.2 mA ● 4 mA to 20 mA ● Input resistance (4 mA to 20 mA) Input ranges (rated values), thermoelements ● Type B ● Type E ● Type J ● Type K ● Type L ● Type N ● Type R ● Type S ● Type T ● Type U ● Type TXK/TXK(L) to GOST Input ranges (rated values), resistance thermometer ● Cu 10 ● Ni 100 ● Ni 1000 ● LG-Ni 1000 ● Ni 120 ● Ni 200 ● Ni 500 ● Pt 100 ● Pt 1000 ● Pt 200 ● Pt 500 Input ranges (rated values), resistors
S7-300使用方法说明
S7-300 系列PLC组态简介一、系统构成西门子S7-300系列的常用组件主要有电源模块（1）、CPU模块（1）、开关量模块（2）、开关量输出模块（2）、模拟量输入模块（2）、模拟量输出模块。
说明如下：1．电源模块：PS307—5A；为PLC系统提供稳定的24V直流电源。
2．CPU模块：CPU314；是系统的核心负责程序的运行，数据的存储与处理，与上位机的通讯和数据的传输。
3．开关量输入模块：SM321；可进行32路开关量的检测，输入信号为24V有效，若输入为无源触点，可利用电源模块提供24V驱动信号。
4．开关量输出模块：SM322；可提供8路开关量输出，为继电器输出方式；分为4组每两路公用一个公共端。
5．模拟量输入模块：SM331；为实现对8路模拟量数据采集，输入信号可以是电流信号、电压信号、热电偶输入、热电阻输入，可根据不同的应用场合对模块进行设置。
6．模拟量输出模块：SM332；可提供4路模拟量输出信号，根据应用可将各路输出设置为电压输出或电流输出。
图1、系统模块组成。
二、硬件组态1．基本机架（中心机架）机架即是用于安装固定各个模块的专用槽架。
PLC的各个模块就遵循一定的规则固定在上面。
每个机架中：插槽1为电源模板插槽；插槽2为CPU模板插槽；插槽3留给通讯模板接口模板及扩展模板。
插槽4以后留给应用模板。
每个模块最多可以安装8个应用模块。
模块的底部通过总线连接器与前后的模块想连接，构成一个整体系统。
中心机架至少应装配电源模块和CPU模块，再根据需要配置其他功能模块。
说明：所谓插槽，在这里只是抽象的概念，S7—300系统中的机架物理形态上只是一个槽形轨道，上面没有具体的插槽，模块也只是按一定顺序固定在上面，模块之间也无须保留空间，而是紧密地相邻安装。
插槽的概念只有在对系统进行软件组态时才能具体化。
（软件组态将在后面介绍）2．机架的扩展当基本机架不能满足系统要求时，可通过扩展机架对系统进行扩展，扩展方式有两种：①、用IM365模板：可扩展一个机架，需用两块IM365模板，连接长度最长为一米。
2-3-S7-300模拟量模块使用
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模板选型 模拟值表示 更换量程卡 参数设置 接线 应用举例
2-3 S7-300模拟量模块使用
2---模拟值表示
输出范围为0 - 20 mA 和 4 - 20 mA的模拟值表示
2-3 S7-300模拟量模块使用
模板选型 模拟值表示 更换量程卡 参数设置 接线 应用举例
6---应用举例 6-1 压力检测
1 任务描述。
一个压力检测系统，压力传感器的量程为0-15MPa， 输出信号为4-20mA。使用S7-300的模拟量输入模块，输 入模块的量程设置为4-20mA，转换后的模拟值为027648。那么在0-27648内的任意一个模拟值代表的压力 值是多少？
6---应用举例 6-1 压力检测
4 编程步骤：FC1功能程序编写。
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模板选型 模拟值表示 更换量程卡 参数设置 接线 应用举例
2-3 S7-300模拟量模块使用
6---应用举例 6-1 压力检测
4 编程步骤：FC1功能程序编写。
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模板选型 模拟值表示 更换量程卡 参数设置 接线 应用举例
2-3 S7-300模拟量模块使用
6---应用举例 6-1 压力检测
4 编程步骤：FC1功能程序编写。
模板选型 模拟值表示 更换量程卡 参数设置 接线 应用举例
模拟量的输入输出原理
硬件设置
1).每个模拟量模块可以选着不同的测量类型和范围， 通过量程卡上的适配开关可以设定测量的类型和 范围。 2).没有量程卡的模块具有适应电压和电流测量的不 同接线端子，通过正确的连接可以设置测量的类 型。 3).设置类型：A(热电阻、热电偶) B(电压) C(四线制电流) D(二进制电流)
模拟量输入模块 SM331
1).用于将模拟量信号转换为CPU内部处理的 数字信号主要成分是A/D转换器。 2).输入的信号一般是模拟量变送器输出的标 准直流电压、电流信号。（0~5V,4~20mA) 3).可以直接与温度传感器相连，但这次试验 中为了显示当前温度采用了AI818变送及显 示功能。 4).外壳上有LED指示灯可以用于显示故障错 误且前面板有标签可以标注。
模拟量输出模块SM332
1).用于将CPU送给的数字信号转换为成比列 的电流信号或电压信号。 2).各通道均有模拟量输出都有故障指示灯， 可以读取诊断信息。 3).由负载和执行器提供器提供电流和电压。 4).额定负载电压均为DC24V,最大短路电流为 25mA,最大开路电压为18V。
模拟量输出模块接线图
模拟量的输入输出原理
制作人
PLC信号模块
模拟量: 在时间上或数值上都是连续的物理量称为， 模拟量 在时间上或数值上都是连续的物理量称为，一般模拟量
输入输出分别用AI/AO表示。 表示。 输入输出分别用 表示 通常用通道表示一路输入信号。 通常用通道表示一路输入信号。
模拟信号模块：输入模块 模拟信号模块：输入模块SM331 输出模块SM332 输出模块 输入输出SM334/SM335 输入输出 数字信号模块: 输入模块SM321 数字信号模块 输入模块 输出模块SM322 输出模块 输入输出SM323 输入输出
SM331模拟量输入模块
模拟量输入模块测量范围的设定
•模拟量输入模块的输入信号种类用安装在模块侧面的量程卡 （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，下图中的模块共用8个通 道，因此有4个量程卡。量程卡可以设定为“A”、“B”、“C”、
“D”4个位置，其常见的含义为：“A”为热电阻、热电偶；
对于上面的各种模拟量输入信号的对应关 系，需要编写相应的处理程序将PLC 内部 的数值转化为对应的实际工程量（如温度、 压力）的值，因为工艺要求是基于具体的 工程量而定的，例如“当压力大于3.5MPa 时打开排气阀”，所以不进行模拟量转换， 就无法知道当前的0～27648范围的这个数 值到底对应的压力是多少，也就无从谈起 编程实现了。
值用16位二进制补码定点数来表示，最高位（第15位）为符号 位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。模拟量模块的模拟 值位数（即转换精度）可以设置为9~15位（与模块的型号有关， 不包括符号位），如果模拟值的精度小于15位，则模拟值左移， 使其最高位（符号位）在16位字的最高位（第15位），模拟值 左移后未使用的低位则填入“0”，这种处理方法称为“左对 齐”。 电压测量范围为±l0~±lV的模拟值表示如表所示
M: Ground terminal 接地端 L +: Terminal for 24 VDC supply voltage 24VDC 电源接线端 UCM: Potential difference between inputs and reference potential of the MANA measuring circuit 信号输入端与MANA间的电势差 UISO: Potential difference between MANA and M terminal of CPU MANA与CPU的M端间的电势 差 I +: Measuring lead for current input 电流输入测 量端 U +: Measuring lead for voltage input 电压输入 测量端
通用型模拟量输入扩展模块(SM331)技术规范及接线图
支持
支持
支持；用外部测量变送器时，可以对每个测量变送器单独供电
支持
支持；用外部测量变送器时，可以对每个测量变送器单独供电
支持
误差/ 精度
在整个温度围运行极限
•电压输入
•电流输入
•电阻输入
•热电阻输入
±0.1 %
±1 K
±1 K
±0.1%；±0.7%
±0.3%；±0.9%
±0.1 %
±0.1 %
0.8Kelvin (Pt100，Ni100，气候型；Ni1000，LG-Ni1000，
标准型；Ni1000，
LG-Ni1000，气候型)
±0.6%；
±0.6% (80mV，2.5-10V)
±0.4% (250-1,000mV)
±0.5%；3.2-20 mA
±0.5% ；150，300，600Ω
±0.6%；
图片
模拟量输入特性
模拟量输入通道
8模拟量输入，9/12/14位分辨率
8模拟量输入，14位分辨率，用于等时模式下运行
8模拟量输入，13位分辨率
2模拟量输入，9/12/14位分辨率
•电阻测量模拟量输入点数
4
8
1
所需前连接器
20 针
20 针
40 针
20 针
时钟同步
•时钟同步运行
否
支持
否
否
测量围
电压输入围
•0 至+10 V
技术规
SM331
型号
6ES7 331-7PF00-0AB0
6ES7 331-7PF10-0AB0
6ES7 331-7NF00-0AB0
6ES7 331-7NF10-0AB0
西门子S7-300PLC模拟量输入输出
西门子S7-300PLC模拟量输入输出1、基本概况S7-300 的CPU 用16 位的二进制补码表示模拟量值。
其中最高位为符号位S，0 表示正值，1 表示负值，被测值的精度可以调整，取决于模拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小于15 位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用。
S7-300 模拟量输入模块可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，而模拟量输出模块可以输出0～10 V、1～5 V、－10 V～10 V、0～20 mA、4～20 mA 等模拟信号。
2、模拟量输入模块SM331 模拟量输入(简称模入(AI))模块SM331 目前有三种规格型号，即8AI 乘以l2 位模块、2AI 乘以l2 位模块和8AI 乘以l6 位模块。
SM331 主要由A/D 转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。
A/D 转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法，被测模拟量的精度是所设定的积分时间的正函数，也即积分时间越长，被测值的精度越高。
SM331 可选四档积分时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms 和l00 ms，相对应的以位表示的精度为8、12、12 和14。
SM331 与电压型传感器的连接，如图1 所示。
图1 输入模块与电压型传感器的连接SM331 与2 线电流变送器的连接如图2a)所示，与4 线电流变送器的连接如图2b)所示。
4 线电流变送器应有单独的电源。
图2 输入模块与2/4 线变送器电流输入的连接3、模拟量输出模块SM332 模拟量输出(简称模出(AO))模块SM332 目前有三种规格型号，即4AO 乘以l2 位模块、2AO 乘以12 位模块和4AO 乘以l6 位模块，分别为4 通道的12 位模拟量输出模块、2 通道的12 位模拟量输出模块、4 通道的16 位模拟量输出模块。
SM332 可以输出电压，也可以输出电流。
在输出电压时，可以采用2 线回路和4 线回路两种方式与负载相连。
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模拟量输入模块SM331（图）
模拟量输入模块SM331
SM331用于将现场各种模拟量传感器输出的 直流电压或电流信号转换为PLC内部处理用 的数字信号。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直流电压、电 流信号。SM331也可以直接连接不带附加放 大器的的温度传感器（热电偶或热电阻）。
S7-300 系统的实际I/O与CPU内的外设存储区（PI和PQ）相对应。
模拟量输入的标识是PIW，模拟量输出的标识是PQW。因为模拟量的 起始地址是256，所以在第一个机架的第一个 模块上，第一个通道
的地址是PIW256。最后一个模拟量的地址是766。
模拟值的表示
模拟量输入/输出模块中模拟量对应的数字称为模拟值，模拟
连接带隔离的传感器与带隔离的模拟量输入模块
使用内部补偿的热电偶与模拟量输入模块的连接
使用补偿盒的热电偶与模拟量输入模块的连接
模拟量模块的诊断
模块有故障出现时将会执行下列操作: (1) 将诊断报文送入模拟量模块的诊断区中，并传送到CPU。 (2) 模拟量模块中的故障指示灯亮 (3) 如果己经用STEP7中允许产生"诊断中断"功能，将触发一
特性。参数分为动态参数和静态参数两种。通常使用STEP7对 模拟量模块进行静态与动态参数赋值，此时CPU必须处于 “STOP”模式。当设定完所有的参数后，应将参数下载到CPU。 当CPU从“STOP”模式转换为“RUN”模式时，CPU即可将参 数传送到每个模拟量模块；如果没有使用STEP7进行参数赋值， 模块将使用默认设置。
x x+1
IN 27648
FC105 的参数
参数 EN 类型 输入 数据类 型 BOOL 存储区 I,Q,M,D,L 描述 使能输入，高电平有效
ENO
IN
输出
输入 输入 输入 输入 输出
BOOL
INT REAL REAL BOOL REAL WOR D
I,Q,M,D,L
I,Q,M,D,L,P, Constant
在不同测量范围下模拟量的表达 方式
电压 例如： 范围
测量范围 ± 10V >= 11.759 11.7589 : 10.0004 单位
电流 例如：
测量范围 4 .. 20mA >= 22.815 22.810 : 20.0005 单位
电阻 例如：
测量范围 单位 0...300Ohm >=352.778 32767 352.767 : 300.011 32511 : 27649
模拟输入量的规范化
单向 (M 0.0 = ´0´)
(传感器只提供正电压) OUT HI_LIM = 500.0
双向(M 0.0 = ´1´)
(传感器也提供负电压) OUT HI_LIM = 500.0
Δ
A
Δ
B
LO_LIM = 0.0 0
x x+1
IN 27648 -27648
LO_LIM = 0.0 0
752 to 766 624 to 638 496 to 510 368 to 382 10
机架 2
电源 模块
IM
(接收)
机架 1
电源 模块
IM
(接收)
R 电源 0 模块 CPU 槽口号 11 2
IM
(发送)
3
模拟量寻址
在第一个信号模块插槽位置的模拟量输入/输出板的地址为256 ,上图给出了模块插槽和模块地址的对应关系。每个模拟量模块自 动按16个字节的地址寄存器分配地址每个模拟量值占用2个字节。 模拟量模块的输入/输出通道从实际插槽的相同基地址开始编号。
688 to 702 560 to 574 432 to 446 304 to 318 7
704 to 718 576 to 590 448 to 462 320 to 334 8
720 to 734 592 to 606 464 to 478 336 to 350 9
736 to 750 608 to 622 480 to 494 352 to 366
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对于上面的各种模拟量输入信号的对应关 系，需要编写相应的处理程序将PLC 内部 的数值转化为对应的实际工程量（如温度、 压力）的值，因为工艺要求是基于具体的 工程量而定的，例如“当压力大于3.5MPa 时打开排气阀”，所以不进行模拟量转换， 就无法知道当前的0～27648范围的这个数 值到底对应的压力是多少，也就无从谈起 编程实现了。
模拟量输入模块与传感器的连接
为了减少电磁干扰，对于模拟信号应使用屏蔽双绞电缆， 并且模拟信号电缆的屏蔽层应该两端接地。如果电缆两端存 在电位差，将会在屏蔽层中产生等电势耦合电流，造成对模
拟信号的干扰。在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一端接
地。
带隔离的模拟量输入模块
一般情况下，CPU的接地端子与M端子用短接片 连接。带隔离的模拟量输入模块的测量电路参考 点MANA与CPU模块的M端子之间没有电气连接，见 图.。如果参考电压UANA和CPU的M端存在一个电位 差UISO，必须选用带隔离的模拟量输入模块，通 过在MANA端子和CPU的M端子之间使用一根等电位 连接导线，可以确保UISO不会超过允许值。
额定范围
10.00 7.50 : -7.5 -10.00
27648 20736 : -20736 -27648
20.000 16.000 : : 4.000
3.9995 : 1.1852 <= 1.1845
27648 20736 : : 0
-1 : - 4864 - 32768
300.000 225.000 : : 0.000
M: Ground terminal 接地端 L +: Terminal for 24 VDC supply voltage 24VDC 电源接线端 UCM: Potential difference between inputs and reference potential of the MANA measuring circuit 信号输入端与MANA间的电势差 UISO: Potential difference between MANA and M terminal of CPU MANA与CPU的M端间的电势 差 I +: Measuring lead for current input 电流输入测 量端 U +: Measuring lead for voltage input 电压输入 测量端
机架 3
电源 模块
IM
(接收)
640 to 654 512 to 526 384 to 398 256 to 270 4
656 to 670 528 to 542 400 to 414 272 to 286 5
672 to 686 544 to 558 416 to 430 288 to 302 6
模拟量输入模块测量范围的设定
•模拟量输入模块的输入信号种类用安装在模块侧面的量程卡 （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，下图中的模块共用8个通 道，因此有4个量程卡。量程卡可以设定为“A”、“B”、“C”、
“D”4个位置，其常见的含义为：“A”为热电阻、热电偶；
模拟量输出模块
物理量
模拟 执行器
DAC
PQW ... PQW ... ::: PQW ...
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
T PQW 320 :
模拟量模块参数
• 模拟量模块具有许多特性，可以通过参数赋值，来设定模块的
“B”为电压；“C”为四线制电流；“D”为两线制电流。 • 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 的标记相对，则量程卡被设置在C位置。模块出厂时，量程卡 预设在B位置。如果需要调整量程卡，步骤如下：
将量程卡从模拟量输入模块中卸下
将量程卡插入模拟量输入模块
模拟量模块的用途
生产过程
个诊断中断，并调用OB82。 用户可以通过用户程序中的SFC， 读出详细的诊断报文。在模块诊断中，可以查看STEP7中的故 障原因 (参见STEP7的在线帮助)。 当CPU检测到错误时，不管参数如何设置，模拟量输入模块输 出模拟测量值7FFFH，它表示上溢出、故障或通道被禁止使用。
S7-300模拟量模块的寻址
模拟量输入模块SM331
模拟量输入(简称模入(AI))模块SM331 目前有三种规格型号，即8AI×l2位模块、 2AI×l2位模块和8AI×l6位模块。 SM331主要由A/D转换部件、模拟切 换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部 件、逻辑电路等组成。A/D转换采用积分方 法，被测模拟量的精度是所设定的积分时 间的正函数。即积分时间越长，被测值的 精度越高。SM331可选四档积分时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和l00 ms，相对应 的以位表示的精度为8、12、12和14。
模拟量的规格化
一个模拟量输入信号在PLC内部已经转化为 一个数，而通常希望得到该模拟输入对应 的具体的物理量数值（如压力值、流量值 等）或对应的物理量占量程的百分比数值 等，因此就需要对模拟量输入的数值进行 转换，这称为模拟量规格（SCALING）。
不同的模拟量输入信号对应的数值是有差 异的，如下表所示为不同的电压、电流、 电阻或温度输入信号对应的数值关系。此 处仅选取部分典型信号作为示意，具体对 应关系见附录。 由表下表可以看出，额定范围内的模拟量 输入信号双极性对应范围为±27648，如 ±10V对应±27648并呈现线性关系，单极 性信号对应数字范围为0 ~27648；而对于 Pt100测温范围-200~850℃对应的数值范 围为。-2000~8500，即10倍关系。