西门子S7-200模拟量编程实例

菱机妙用

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以西门子S7-200 EM235为例，进行模拟量编程。

EM235是最常用的模拟量输入/输出扩展模块，4路模拟量输入，1路模拟量输出，订单号为6ES7 235-0KD22-0XA0 ，EM235 CN 6ES7 235-0KD22-0XA8。

EM235扩展模块接线图如下：



对于电压信号，按正负直接接入X+和X-；对于电流信号，将RX和X+短接后，接入电流信号的“+”端；未接入传感器的通道要将X+和X-短接。(注：X是指A、B、C、D中之一)

对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。

EM235的常用技术参数：



下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。



由上表可知，DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性，当SW6为ON时，模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。

SW4和SW5决定输入模拟量的增益选择，而SW1，SW2，SW3共同决定了模拟量的衰减选择。

根据上表6个DIP开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如下表：





6个DIP开关决定了所有的输入设置。也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。

输入校准：

模拟量输入模块使用前应进行输入校准。其实出厂前已经进行了输入校准，如果OFFSET和GAIN电位器已被重新调整，需要重新进行输入校准。其步骤如下：

a.切断模块电源，选择需要的输入范围。

b.接通CPU和模块电源，使模块稳定15分钟。

c.用一个变送器，一个电压源或一个电流源，将零值信号加到一个输入端。

d.读取适当的输入通道在CPU中的测量值。

e.调节OFFSET（偏置）电位计，直到读数为零，或所需要的数字数据值。

f.将一个满刻度值信号接到输入端子中的一个，读出送到CPU的值。

g.调节GAIN（增益）电位计，直到读数为32000或所需要的数字数据值。

h.必要时，重复偏置和增益校准过程。

EM235输入数据字格式：

下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置



EM232、EM235输出数据格式

可见，模拟量到数字量转换器（ADC）的12位读数是左对齐的。最高有效位是符号位，0表示正值。在单极性格式中，3个连续的0使得模拟量到数字量转换器（ADC）每变化1个单位，数据字则以8个单位变化。在双极性格式中，4个连续的0使得模拟量到数字量转换器每变化1个单位，数据字则以16为单位变化。

EM235输出数据字格式：

下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输出字中的位置：



数字量到模拟量转换器（DAC）的12位读数在其输出格式中是左端对齐的，最高有效位是符号位，0表示正值。

模拟量扩展模块的寻址：

每个模拟量扩展模块，按扩展模块的先后顺序进行排序，其中，模拟量根据输入、输出不同分别排序。模拟量的数据格式为一个字长，所以地址必须从偶数字节开始。例如：AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。每个模拟量扩展模块至少占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，以此类推。

下图演示了CPU224后面依次排列一个4输入/4输出数字量模块，一个8输入数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块，一个8输出数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块的寻址情况，其中，灰色通道不能使用。



模拟量值和A/D转换值的转换

假设模拟量的标准电信号是A0—Am（如：4—20mA），A/D转换后数值为D0—Dm（如：6400—32000），设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系A＝f（D）可以表示为数学方程：

A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。

根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换，得出函数关系D＝f（A）可以表示为数学方程：

D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。

具体举一个实例，以S7-200和4—20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：

A＝（D－6400）×（20－4）／（32000－6400）＋4

假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×16／25600＋4＝8mA。

又如，某温度传感器，－10—60℃与4—20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出：

T=70×（AIW0－6400）／25600－10

可以用T 直接显示温度值。

模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子：

某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为：

VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（单位：KPa）

编程实例：

本例CPU是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道带4~20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0~100°C，即0°C时输出4mA，100°C时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆的可调电位器。

简单编程如下：



温度显示值=（ALW0-6400）/256

编译并运行程序，观察运行状态，VW30即为显示的温度值，对照仪表显示的温度值是否一致。

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