1、2022-3-21控制科学与工程学院12.3.1 数字量信号模块SM321数字量输入模块（DI）SM322数字量输出模块（DO）SM323数字量输入/输出模块（DI/DO）SM327数字量输入/可配置输入或输出模块SM374仿真模块2022-3-21控制科学与工程学院2 数字量输入模块将现场过程送来的数字信号电平转换成数字量输入模块将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300S7-300内部信号电平。内部信号电平。 数字量输入模块有数字量输入模块有直流直流输入方式和输入方式和交流交流输入方式。输入方式。 对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。 输入信
2、号进入模块后输入信号进入模块后，一般都经过光电隔离和滤波，然后才送至输入缓冲器等，一般都经过光电隔离和滤波，然后才送至输入缓冲器等待待CPUCPU采样。采样。采样时，信号经过背板总线进入到输入映像区采样时，信号经过背板总线进入到输入映像区。1.1.数字量输入模块数字量输入模块(DI)(DI) 数字量输入模块数字量输入模块SM321SM321有14种型号数字量输入模块可供选择，常用的有四种型号模块可供选择，即直流16点输入、直流32点输入、交流32（16）点输入、交流8点输入模块。表表2-6 SM321数字量输入模板技术参数数字量输入模板技术参数2022-3-21控制科学与工程学院3SM321S
3、M321数字量输入模板技术特性数字量输入模板技术特性技术特性技术特性直流直流1616点点输入模板输入模板直流直流3232点点输入模板输入模板交流交流8 8点点输入模板输入模板交流交流1616点输点输入模板入模板输入点数输入点数161632328 83232额定负载电压（额定负载电压（V V）DC24DC24DC24DC24负载电压范围（负载电压范围（V V）20.420.428.828.820.420.428.828.8额定输入电压（额定输入电压（V V）DC24DC24DC24DC24AC120AC120AC120AC120输入电压输入电压“1”1”范围（范围（V V）13133030131
4、3303079791321327979132132输入电压输入电压“0”0”范围（范围（V V）3 35 53 35 50 020200 02020输入电压频率（输入电压频率（HzHz）4747636347476363隔离（与背板总线）方式隔离（与背板总线）方式光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器输入电流输入电流“1”1”信号（信号（mA）7 77.57.56 62121最大允许静态电流（最大允许静态电流（mA）1.51.51.51.51 14 4典型输入延迟（典型输入延迟（msms）1.21.24.84.81.21.24.84.825252525背板总线最大消耗电
5、流背板总线最大消耗电流mA）2525252516162929功率损耗（功率损耗（W W）3.53.54 44.14.14.04.02022-3-21控制科学与工程学院4DI接口电路接口电路（直流）（直流）光电耦合器光电耦合器发光二极管发光二极管限流电阻限流电阻滤波电路滤波电路外外部部用用户户接接线线1采用采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。3V5V2022-3-21控制科学与工程学院5输入信号处理电路输入信号处理电路光电耦合器光电耦合器降压电阻降压电阻交流滤波电路交流滤波电路外外部部用用户户接接线线直流滤波电路直流滤波电路DI接口电路接口电路（交流）（交流）2022-3-2
6、1控制科学与工程学院6汇点式输入接线方式汇点式输入接线方式隔离式输入接线方式隔离式输入接线方式 DI模板的外部接线方式模板的外部接线方式 2022-3-21控制科学与工程学院7直流直流1616点数字量输入模板的端子接线图和框图点数字量输入模板的端子接线图和框图 直流供电直流供电汇点式汇点式光电光电隔离隔离2022-3-21控制科学与工程学院8直流直流3232点数字量输入模板的端子接线图和框图点数字量输入模板的端子接线图和框图直流供电直流供电汇点式汇点式光电光电隔离隔离2022-3-21控制科学与工程学院9图图2-52-5 直流直流3232点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图点数字量输入模
7、块的内部电路及外部端子接线图 2022-3-21控制科学与工程学院100123456701234567通 道 号绿 色 状 态 灯10987654321NMM背 板 总 线接 口N20191817161514131211 NMMN(b)交流交流1616点数字量输入模块点数字量输入模块SM321SM321端子连接及电气原理图端子连接及电气原理图交流供电交流供电分组式分组式整流、滤波整流、滤波光电光电隔离隔离2022-3-21控制科学与工程学院11图图2-6 交流交流3232点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图 2022-3-21控制科学与工程学院1
8、2带硬件和诊断中断的直流带硬件和诊断中断的直流1616点数字量输入模板的端子接线图和框图点数字量输入模板的端子接线图和框图2022-3-21控制科学与工程学院132.2.数字量输出模块数字量输出模块(DO)(DO) 数字量输出模块数字量输出模块SM322SM322将将S7-300S7-300内部信号电平转换成过程所要求的内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，同时又隔离和功率放大的作用，可直接用于驱动电磁外部信号电平，同时又隔离和功率放大的作用，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。 按负载回路使用的电源不同，它可分为按负
9、载回路使用的电源不同，它可分为直流输出模块直流输出模块、交流输出模交流输出模块块和和交直流两用输出模块。交直流两用输出模块。 按输出开关器件的种类不同，它又可分为按输出开关器件的种类不同，它又可分为晶体管输出方式晶体管输出方式、可控硅可控硅输出方式输出方式和和继电器触点输出方式。继电器触点输出方式。 数字量输出模块数字量输出模块SM322SM322有多种型号输出模块可供选择，常用模块有多种型号输出模块可供选择，常用模块的有的有8 8点晶体管输出点晶体管输出、1616点晶体管输出点晶体管输出、3232点晶体管输出点晶体管输出、（8 8）1616点点可控硅输出可控硅输出、1616点可控硅输出点可控
10、硅输出、8 8点继电器输出点继电器输出和和1616点继电器输出点继电器输出。2022-3-21控制科学与工程学院14SM322数字量输出模板技术特性数字量输出模板技术特性 技术特性技术特性8 8点点晶体管晶体管1616点点晶体管晶体管3232点点晶体管晶体管1616点点晶闸管晶闸管3232点点晶闸管晶闸管8 8点点继电器继电器1616点点继电器继电器输出点数输出点数8 816163232161632328 81616额定电压（额定电压（V V）DC24DC24DC24VDC24VDC24DC24AC120AC120AC120AC120AC120AC120AC230AC230与总线隔离方式与总线
11、隔离方式光耦合器光耦合器输出组数输出组数4 48 88 88 88 82 28 8最大输出电流（最大输出电流（A A）0.50.50.50.50.50.50.50.51 12 22 2短路保护短路保护电子保护电子保护熔断保护熔断保护最大消耗电流（最大消耗电流（mAmA）60601201202002001841842752754040100100功率损耗（功率损耗（W W）6.86.84.94.95 59 925252.22.24.54.52022-3-21控制科学与工程学院15SM322 模块 16 点晶体管 32 点晶体管 16 点可控硅 8 点晶体管 8 点可控硅 8 点继电器 16 点继
12、电器 输出点数 16 32 16 8 8 8 16 额定电压 24 V DC 24 V DC 120 V AC 24 V DC 120/230V AC 额定电压范围 20.428.8 V DC 20.428.8 V DC 93132 V AC 20.428.8 V DC 93264 V AC 与总线隔离方式 光耦 光耦 光耦 光耦 光耦 光耦 光耦 “1”信号 0.5 A 0.5 A 0.5 A 2 A 1 A 最大 输出 电流 “0”信号 0.5 mA 0.5 mA 0.5 mA 0.5 mA 2 mA 最小输出电流( “1”信号) 5 mA 5 mA 5 mA 5 mA 10 mA 触点开
13、关容量 2 A 2 A 阻性负载 100 Hz 100 Hz 100 Hz 100 Hz 10 Hz 2 Hz 2 Hz 感性负载 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 触点开关频率 灯负载 100 Hz 100 Hz 100 Hz 100 Hz 1 Hz 2 Hz 2 Hz 触点使用寿命 106次 106次 短路保护 电子保护 电子保护 熔断保护 电子保护 熔断保护 诊断 红色 LED 指示 红色 LED 指示 从背板 总线 80 mA 90 mA 184 mA 40 mA 100 mA 40 mA 100 mA 最大 电流 消耗
14、从 L+ 120 mA 200 mA 3 mA 60 mA 2 mA 功率损耗 4.9 W 5 W 9 W 6.8 W 8.6 W 2.2 W 4.5 W 数字量输出模块数字量输出模块SM322的技术特性的技术特性 从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安全隔离效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。全隔离效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。2022-3-21控制科学与工程学院16电路可分为译码译码、控制逻辑控制逻辑、输出锁存输出锁存、光电隔离光电隔离和输出驱动输出驱动五个部分光电耦合器光电耦合器发光二极管
15、发光二极管1限流电阻限流电阻 晶体管输出型每个输出点的最大带负载能力为晶体管输出型每个输出点的最大带负载能力为075A(0.5A)，但是因为有温度，但是因为有温度上升的限制，每上升的限制，每4点输出总电流不得大于点输出总电流不得大于1A(08A)(每点平均每点平均0.5(02A)。 晶体管输出型的接口，其响应速度较快，从光电耦合器动作晶体管输出型的接口，其响应速度较快，从光电耦合器动作(或关断或关断)到晶体管导到晶体管导通的时间为通的时间为15s以下。以下。DO接口电路接口电路（晶体管输出型）（晶体管输出型）2022-3-21控制科学与工程学院17光电耦合器光电耦合器双向晶闸管双向晶闸管1压敏
16、电阻压敏电阻5V高频滤波电路高频滤波电路 双向晶闸管输出型：每点最大带负载能力为双向晶闸管输出型：每点最大带负载能力为0.51A，每，每4点点输出总电流不得大于输出总电流不得大于1.64A。 双向晶闸管输出型的响应速度最快，从晶闸管门极驱动到双双向晶闸管输出型的响应速度最快，从晶闸管门极驱动到双向晶闸管导通的时间为向晶闸管导通的时间为1ms以下以下DO接口电路接口电路（双向晶闸管或双向可控硅型）（双向晶闸管或双向可控硅型）2022-3-21控制科学与工程学院18光电耦合器光电耦合器1压敏电阻压敏电阻稳压管稳压管V1既可防止继电器既可防止继电器线圈过电压，同时可以抑线圈过电压，同时可以抑制制VT
17、截止瞬间使继电器线截止瞬间使继电器线圈上产生反向高压，从而圈上产生反向高压，从而保护保护VT以免反向击穿。以免反向击穿。 继电器输出型接口在继电器输出型接口在250VAC 以下电路电压可驱动的负载能力为：纯以下电路电压可驱动的负载能力为：纯电阻负载为电阻负载为2A/1点；感性负载为点；感性负载为80VA以下以下(AC100V或或AC200V)；灯负载为；灯负载为100W以下以下(AC 100V或或 AC200V)。 继电器输出型接口响应时间最慢，从输出继电器的线圈得电继电器输出型接口响应时间最慢，从输出继电器的线圈得电(或断电或断电)到到输出接点输出接点ON (或或OFF)的响应时间均为的响应
18、时间均为10ms。DO接口电路接口电路（继电器输出型）（继电器输出型）2022-3-21控制科学与工程学院19汇点式输出汇点式输出 隔离式输出隔离式输出 DO模板的外部接线方式模板的外部接线方式 2022-3-21控制科学与工程学院20图图2-7 322-7 32点数字量点数字量晶体管输出晶体管输出模块的内部电路及外部端子接线图模块的内部电路及外部端子接线图2022-3-21控制科学与工程学院21绿色发光二极管显示绿色发光二极管显示输出状态，输出逻辑输出状态，输出逻辑“1”时，二极管点亮时，二极管点亮光电光电隔离隔离放大放大直流直流电源电源 晶体管型输出模块设有反极性保护措施，输出具有短路保护
19、功能，适晶体管型输出模块设有反极性保护措施，输出具有短路保护功能，适用于驱动电磁阀和直流接触器。晶体管输出方式的模块只能带直流负载，用于驱动电磁阀和直流接触器。晶体管输出方式的模块只能带直流负载，属于直流输出模块；属于直流输出模块；32点数字量晶体管输出模板的端子接线图和框图2022-3-21控制科学与工程学院22图图2-8 322-8 32点数字量点数字量晶闸管输出晶闸管输出模块的内部电路及外部端子接线图模块的内部电路及外部端子接线图2022-3-21控制科学与工程学院2332点数字量点数字量晶闸管输出晶闸管输出模块的内部电路及外部端子接线图模块的内部电路及外部端子接线图 可控硅输出方式属于
20、交流输出模块；适用于驱动交流电可控硅输出方式属于交流输出模块；适用于驱动交流电磁阀、接触器、电机启动器和灯磁阀、接触器、电机启动器和灯。2022-3-21控制科学与工程学院240123456701234567通道号状态灯(绿色)10987654321L1M背板总线接口N(b)SF5 VSFM20191817161514131211 L1MN5 VSFM故障显示灯(红色)16点点晶晶闸闸管管输输出出端端子子连连接接及及电电气气原原理理图图断 线断 线检 测检 测2022-3-21控制科学与工程学院25图图2-9 162-9 16点数字量点数字量继电器输出继电器输出模块的内部电路及外部端子接线图模
21、块的内部电路及外部端子接线图 2022-3-21控制科学与工程学院261616点数字量继电器输出模板的端子接线图和框图点数字量继电器输出模板的端子接线图和框图 继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。直流可继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。直流可以从以从24 V24 V到到120 V120 V，交流可以从，交流可以从48 V48 V到到230 V230 V，继电器触点容量与负载电，继电器触点容量与负载电压有关，电压越高，触点容量越低。压有关，电压越高，触点容量越低。2022-3-21控制科学与工程学院27n SM323SM323数字量输入输出模板是在一块模板上同时具有数字
22、量输入点和数字量输入输出模板是在一块模板上同时具有数字量输入点和数字量输出点，有两种类型，一种是数字量输出点，有两种类型，一种是8 8点输入和点输入和8 8点输出模块，输入点和点输出模块，输入点和输出点均有一个公共端。另一种是输出点均有一个公共端。另一种是1616点输入（点输入（8 8点点1 1组）和组）和1616点输出（点输出（8 8点点1 1组）模块。组）模块。n I/OI/O额定负载电压额定负载电压24 V DC24 V DC，输入电流为，输入电流为7mA7mA，最大输出电流为，最大输出电流为0.5A0.5A，每组总输出电流每组总输出电流4A4A。输入电压。输入电压“1”1”信号电平为信
23、号电平为111130 V30 V，“0”0”信号信号电平为电平为3 35 V5 V，I/OI/O通过光耦与背板总线隔离。通过光耦与背板总线隔离。n 在额定输入电压下，输入延迟为在额定输入电压下，输入延迟为1.21.24.8 ms4.8 ms。输出具有电子短路。输出具有电子短路保护功能。保护功能。3.3.数字量输入数字量输入/ /输出模块输出模块(DI/DO)(DI/DO)(SM323)(SM323)2022-3-21控制科学与工程学院28DI DI 8 8/DO /DO 8 8直流模板直流模板SM323SM323的端子接线图和框图的端子接线图和框图公共端公共端8路输出路输出8 路路输入输入公共
24、端公共端2022-3-21控制科学与工程学院29图图2-10 SM323 DI 16/DO 162-10 SM323 DI 16/DO 1624VDC/0.5A24VDC/0.5A内部电路及外部端子接线图内部电路及外部端子接线图 2022-3-21控制科学与工程学院30图图2-11 SM327 DI 8/DX 82-11 SM327 DI 8/DX 8内部电路及外部端子接线图内部电路及外部端子接线图 4.4.数字量输入数字量输入/ /可配置输入或输出模块可配置输入或输出模块(SM327)(SM327)2022-3-21控制科学与工程学院31SM374SM374仿真模块的操作面板仿真模块的操作面
25、板 5.5.仿真模块仿真模块(SM374)(SM374)输入状态开关输入状态开关16个开关可进行输入信号仿真个开关可进行输入信号仿真输出状态输出状态 LED16个个LED指示指示输出端的输出端的信号状态信号状态方式选择器用户可使用螺丝刀设定下列三方式选择器用户可使用螺丝刀设定下列三种方式种方式: - 16个输入端个输入端 (用于仿真用于仿真16DI) - 16个输出端个输出端 (用于仿真用于仿真16DO) - 8个输入端和个输入端和8个输出端个输出端 (仿真仿真8DI/8DO) 仿真模板用于在启动和运行时调试程序仿真模板用于在启动和运行时调试程序 通过开关仿真传感器信号通过开关仿真传感器信号
26、通过通过LEDLED显示输出信号状态显示输出信号状态 2022-3-21控制科学与工程学院322.3.2 模拟量信号模块（AIAIAOAO）1.SM331模拟量输入模块（AI）2.SM332模拟量输出模块（AO）3.SM334模拟量输入/输出模块（AI/AO）2022-3-21控制科学与工程学院331. SM3311. SM331模拟量输入模块模拟量输入模块 (AI)(AI)(1)(1)功能：功能：将控制过程中的将控制过程中的模拟信号转换为模拟信号转换为PLCPLC内部处理用的数字信号内部处理用的数字信号(2)(2)基本结构：基本结构：主要由主要由A AD D转换器、切换开关、恒流源、补偿电路
27、、光隔转换器、切换开关、恒流源、补偿电路、光隔离器及逻辑电路组成。离器及逻辑电路组成。 SM331的输入通道有输入通道有个个，每个通道即可测量电压信号也可以测量电流信号，且可以选用不同的量程。 模拟量转换为数字量是顺序执行的，每个模拟量通道的输入信号是被依次轮流转换的。2022-3-21控制科学与工程学院34(3)(3) SM331的扫描时间的扫描时间 SM331 SM331的通道的通道包括由积分时间决定的包括由积分时间决定的基本转换时间基本转换时间和用于电和用于电阻测量、断线监视的阻测量、断线监视的附加转换时间附加转换时间。 取决于取决于D/AD/A输入模块的转换方法输入模块的转换方法( (
28、例如积分方法和瞬时值例如积分方法和瞬时值转换法转换法) )。采用积分法，4档积分时间积分时间2.5、16.7、20和100ms。基本转换时间分别为3 ms、17 ms、22 ms和102 ms，电阻测量的附加 转换时间为l ms，断线监视的附加转换时间为10 ms，电阻测量和断线 监视都有的附加转换时间为16 ms。积分时间可以在STEP 7中设置。r SM331的的是指模拟量输入模块对所有被激活的模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。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,还需要考虑到通道组之间的转换时间对于一个积分时间
29、设定为对于一个积分时间设定为20 ms20 ms，8 8个输入通道都接有外部信号且都需个输入通道都接有外部信号且都需断线监视的断线监视的SM331SM331模块，其循环时间为模块，其循环时间为(22(2210)10)8 8256256 ms ms。2022-3-21控制科学与工程学院35A/DA/D转换部件是模块的核心转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法积分方法，积分时间直接影响到A/DA/D转换时间转换时间和A/D转换的精度。SM331SM331可选四档积分时间：可选四档积分时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms20 ms和l00 ms，相对应的以位表示的精度为8、12、12
30、和14。每一种积分时间有一个最佳的噪声抑制频率f0，以上四种积分时间分别对应400 Hz、60 Hz、50 Hz50 Hz和10 Hz。2022-3-21控制科学与工程学院36 SM331的的是指模拟量输入模块对所有被激活的模拟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。量输入通道进行转换和处理的时间的总和。某一通道从开始转换模拟量输入值起，一直持续到再次开始转换的时间称为某一通道从开始转换模拟量输入值起，一直持续到再次开始转换的时间称为模入模块的循环时间模入模块的循环时间它是模块中所有活动的模拟量输入通道的转换时间的它是模块中所有活动的模拟量输入通道的转换时间的
31、总和。实际上，总和。实际上，时间是对外部模拟量信号的采样间隔。为了缩短循环时时间是对外部模拟量信号的采样间隔。为了缩短循环时间，应该使用间，应该使用STEP 7STEP 7组态工具屏蔽掉不用的模拟量通道，使其不占用循环时组态工具屏蔽掉不用的模拟量通道，使其不占用循环时间间2022-3-21控制科学与工程学院37（4） 模拟值的表示方法模拟值的表示方法 模拟量输入/输出模块中模拟量对应的数字值称为模拟值模拟值，SM331模块的模拟值用16位的二进制补码位的二进制补码来表示来表示。最高位最高位(第第15位位)为符号位，表示是为符号位，表示是正数，表示是负数。正数，表示是负数。模拟量的模拟值位数（即
32、转换精度转换精度）可以设位915位，如果模拟值小于15位，则模拟值左移模拟值左移后的空位补0。单 位 模拟值 以位数表示的精度 (带符号位) 十进制 十六进制 高字节 低字节 8 9 10 11 12 13 14 15 128 64 32 16 8 4 2 1 80H 40H 20H 10H 8H 4H 2H 1H S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0
33、 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 标有标有“”的位就是不用的位，一般填入的位就是不用的位，一般填入“0”。S7-300模拟值所有可能的精度模拟值所有可能的精度2022-3-21控制科学与工程学院38模拟量的表达方式和测量值的分辨率模拟量的表达方式和测量值的分辨率20212223242526272829210211212213214VZ16进制.位值十进制0123456789101112131415位的序号单位位的分辨率+ 符号111*15*= 0 或 18000000001128*840201084000000
34、0000000000000002164132116181412*910111213142022-3-21控制科学与工程学院39SM331模拟量输入模块的模拟值模拟量输入模块的模拟值2022-3-21控制科学与工程学院40在不同测量范围下模拟量的表达方式在不同测量范围下模拟量的表达方式范围上溢超出范围额定范围低于范围下溢测量范围 10V电压例如：= 11.75911.7589 :10.000410.00 7.50 :-7.5-10.00- 10.0004 :- 11.759= 22.81522.810 :20.000520.00016.000 : :4.0003.9995 :1.1852= 10
35、00.11000.0 :850.1850.0 : : :-200.0- 200.1 :- 243.0=352.778352.767 :300.011300.000225.000 : :0.000不允许负值单位3276732511 :276492764820736 : :0- 32768- 1 :- 48642022-3-21控制科学与工程学院41（5） SM331模块的测量范围的设置模块的测量范围的设置使用量程卡来设置量程模板可以设定为位置使用量程卡来设置量程模板可以设定为位置A B C A B C 和和D D 模拟量输入模块SM331的输入信号种类和量程可以用安装在模块侧面的量程卡来设置。
36、每两个通道为一组，共用一个量程卡。模拟量输入模块有8个通道，故有4个量程卡。 量程卡插入模拟量输入模块后，如果量程卡的C标记与模块的标记相对，则量程卡被设置在C的位置。 模块在出厂时，量程卡预设在B的位置上。2022-3-21控制科学与工程学院42模模拟拟量量输输入入通通道道的的测测量量方方法法和和测测量量范范围围的的设设定定 量程卡的量程卡的B B位置包括位置包括4 4种电压输入。种电压输入。 量程卡的量程卡的C C位置包括位置包括5 5种电流输入种电流输入 量程卡的量程卡的D D位置的测量范围只有位置的测量范围只有4 4 20mA20mA电流输入。电流输入。 其余的温度传感器其余的温度传感
37、器电阻的测量或电压的测量范围应选电阻的测量或电压的测量范围应选择量程卡的择量程卡的A A位置。位置。 进一步确定模拟量输入模块量程范围需要使用进一步确定模拟量输入模块量程范围需要使用STEP 7STEP 7的的硬件组态功能。硬件组态功能。注意：注意：如果没有正确地设置量程卡可能会损坏模拟量输入模块。如果没有正确地设置量程卡可能会损坏模拟量输入模块。没有量程卡的模拟量输入模块可以通过接线方式来设置测没有量程卡的模拟量输入模块可以通过接线方式来设置测量的量程范围。量的量程范围。2022-3-21控制科学与工程学院43【例【例1 1】用于测量锅炉炉膛压力（】用于测量锅炉炉膛压力（60 Pa60 Pa
38、60 Pa60 Pa）的变送器的输出信）的变送器的输出信号为号为4 420mA20mA，模拟量输入模块将，模拟量输入模块将0 020mA 20mA 转换为数字转换为数字0 02764827648，设转，设转换后得到的数字为换后得到的数字为N N，试求以，试求以0.1Pa 0.1Pa 为单位的压力值。为单位的压力值。解：解：4 420mA 20mA 的模拟量对应于数字量的模拟量对应于数字量553055302764827648，即600600（0.1Pa）对应于数字量553027648，压力的计算公式应为：详见大中型PLC应用教程，廖常初，机械工业出版社，page25被测物理量被测物理量A/D输出
39、的数字输出的数字(6) 将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量 转换时要注意变送器的输入转换时要注意变送器的输入/ /输出量程和模拟量输入模块的量程，找输出量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与出被测物理量与A/DA/D转换后的数字之间的关系。转换后的数字之间的关系。2022-3-21控制科学与工程学院44n 压力压力变送器量程为（60 Pa60 Pa60 Pa60 Pa） ，输出信号为DC4 20mA,模拟量输入模块的额定输入电流为DC 0 020mA20mA,转换为数字转换为数字0 02764827648，设转换后的数字为N，试求以试求以
40、0.1Pa 0.1Pa 为单位的压力值。为单位的压力值。60 Pa60 Pa60 Pa 60 Pa 4 4 20mA20mA0 0 20mA 20mA 0 027648276484 4 20mA 20mA 5530 5530 276482764860 Pa60 Pa60 Pa 60 Pa 4 4 20mA 20mA 5530 5530 2764827648线性关系线性关系2022-3-21控制科学与工程学院45600-(-600)/(27648-5530) A/D转换后转换后1个字所代表的模拟量个字所代表的模拟量 模拟量模拟量 PA/D转换为转换为N个字个字则则60 Pa60 Pa 420mA
41、 5530 27648线性关系线性关系2022-3-21控制科学与工程学院46解：02000 C 对应于转换后的数字027648。 转换公式为： T=（2000N）/ 27648 C被测物理量被测物理量A/D输出的数字输出的数字【例【例2】温度变送器的量程为温度变送器的量程为0 0 2000 2000 C C，输出信号为，输出信号为4 4 20mA, 20mA, A/D A/D模块的量程为模块的量程为4 4 20 mA 20 mA，转换后的数字量为，转换后的数字量为0 0 27648 27648， 设转换后得到的数字量为设转换后得到的数字量为N N，试求，试求N N表示的实际温度值表示的实际温
42、度值T T。2022-3-21控制科学与工程学院47技术特性技术特性AI 8 AI 8 1616AI 8 AI 8 1212AI 8 AI 8 RTDRTDAI 8 AI 8 TCTCAI 2 AI 2 1212通道组数通道组数4 44 44 44 41 1输入点数输入点数8 88 88 88 82 2分辨率分辨率1515位符号位符号9 9位符号位符号1212位符号位符号1414位符号位符号1515位符号位符号1515位符号位符号9 9位符号位符号1212位符号位符号1414位符号位符号测量方式测量方式电流电流电压电压电流电流电压电压电阻器电阻器温度计温度计电阻器电阻器温度计温度计温度计温度计
43、电流电流电压电压电阻器电阻器温度计温度计测量范围测量范围任意任意任意任意任意任意任意任意任意任意可编程诊断可编程诊断中断诊断中断诊断可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整极限值监测极限值监测2 2通道通道可调可调2 2通道通道可调可调8 8通道通道可调可调8 8通道通道可调可调1 1通道通道可调可调隔离方式隔离方式光电隔离光电隔离CPUCPU光电隔离光电隔离CPUCPU负载电压负载电压光电隔离光电隔离CPUCPU负载电压负载电压光电隔离光电隔离CPUCPU光电隔离光电隔离CPUCPU8 8通道的通道的1212位模拟量输入模块位模拟量输入模块（7） SM331模块的技术参数
44、：模块的技术参数：2022-3-21控制科学与工程学院48（8） SM331模板模板SM 331 AI 8 12 位位(6ES7 331-7KF02-0AB0) 4 4 组组 8 8 输入输入 被测值精度被测值精度( (每组可设定每组可设定/ /取决于所设定的积分时间取决于所设定的积分时间) ) 9 位 + 符号 12 位 + 符号 14 位 + 符号 每个通道组的可选测量方法每个通道组的可选测量方法 电压 电流 电阻 温度 每个通道组的可选测量范围每个通道组的可选测量范围 可编程诊断可编程诊断 可编程诊断中断可编程诊断中断 带有极限监控功能的两个通道带有极限监控功能的两个通道 可编程极限中断
45、可编程极限中断 与底板总线接口的光电隔离与底板总线接口的光电隔离 与负载电压的光电隔离不适用于双线变送器与负载电压的光电隔离不适用于双线变送器2022-3-21控制科学与工程学院49图图2-13 AI 813位模拟量输入模块位模拟量输入模块2022-3-21控制科学与工程学院50SM 331 AI 8 SM 331 AI 8 12 12 位位的端子接线图和框图的端子接线图和框图6ES7 331-7KF02-0AB02022-3-21控制科学与工程学院51SM 331 AI 8 RTD 的端子连接图和框图的端子连接图和框图2022-3-21控制科学与工程学院52测量测量(正正)SM 331 AI
46、 2 12 位的端子连接图和框图位的端子连接图和框图测量测量(负负)接地接地-模拟测量电路的参考电压+ 24 VDC 电源端子电源端子恒定电流恒定电流（正）（正）恒定电流恒定电流(负负)补偿端子补偿端子（正）（正）补偿端子补偿端子(负负)2022-3-21控制科学与工程学院53（9） SM331输入输入模板模板的接线的接线p 模拟信号电缆模拟信号电缆为了减少干扰使用双绞屏蔽电缆，模拟信号电缆为了减少干扰使用双绞屏蔽电缆，模拟信号电缆的屏蔽层应该两端接地。的屏蔽层应该两端接地。p带隔离的模拟量输入模板带隔离的模拟量输入模板对于带隔离的模拟量输入模板在对于带隔离的模拟量输入模板在CPU CPU 的
47、的M M 端和测量的参考点端和测量的参考点M MANAANA 之间没有电气连接。之间没有电气连接。p不带隔离的模拟量输入模板不带隔离的模拟量输入模板对于不带隔离的模拟量输入模板在对于不带隔离的模拟量输入模板在CPU CPU 的的M M 端和测量的参考点端和测量的参考点M MANAANA 之间，必须建立电气连接。之间，必须建立电气连接。p带隔离的传感器带隔离的传感器带隔离的传感器不能与本地接地电线连接。带隔离的传感器不能与本地接地电线连接。2022-3-21控制科学与工程学院54（1)1)连接隔离传感器连接隔离传感器ADC逻辑背板总线M+M-M+M-L+MMANA隔离传感器推荐连接UISO接地母
48、线CPUML+M内部ADC逻辑背板总线M+M-M+M-L+MMANA隔离传感器推荐连接ML+M内部接地母线CPU隔离传感器连接隔离传感器连接带隔离带隔离的的AIAI隔离传感器连接隔离传感器连接不带隔离不带隔离的的AIAI 对于带隔离的传感器在不同传感器之间会引起电位差对于带隔离的传感器在不同传感器之间会引起电位差, ,这些电位差可能是由于干扰或传感器这些电位差可能是由于干扰或传感器的本地布置情况造成的的本地布置情况造成的. . 为了防止在具有强烈电磁干扰的环境中运行时超过为了防止在具有强烈电磁干扰的环境中运行时超过ECM的允许值的允许值, ,建议将建议将M-与与MANA连接连接2022-3-2
49、1控制科学与工程学院55（2)2)连接非隔离传感器连接非隔离传感器非隔离传感器连接非隔离传感器连接带隔离带隔离的的AIAI非隔离传感器连接非隔离传感器连接不带隔离不带隔离的的AIAI如果使用的是不带隔离的传感器。必须将如果使用的是不带隔离的传感器。必须将MANA 连接至本地接地。连接至本地接地。由于本地条件或干扰在本地分部的由于本地条件或干扰在本地分部的各个测量点之间会造成电位差各个测量点之间会造成电位差ECM （静态或动态），如（静态或动态），如果电位差果电位差 ECM 超过允许值在测量点之间必须使用等电位连接导线。超过允许值在测量点之间必须使用等电位连接导线。A D C逻 辑背 板 总 线
50、M +M -M +M -L+MMANA非 隔 离 传 感 器等 电 位 连 接 导 线接 地 母 线CP UUC MUISOML+M内 部A D C逻 辑背 板 总 线M +M -M +M -L+MMANA非 隔 离 传 感 器等 电 位 连 接 导 线接 地 母 线CP UUC MML+M内 部2022-3-21控制科学与工程学院56（3 3）连接电压传感器）连接电压传感器连接电压传感器至连接电压传感器至带隔离带隔离的的AI 注意注意 不带隔离的双线变送器和不带隔离的阻性传感器不能与不带隔离的模拟不能与不带隔离的模拟输入一起使用输入一起使用2022-3-21控制科学与工程学院57（4 4）连
