S7-200 SMART數字量I/O接線圖

不同型號CPU輸入/輸出接線

圖1. CPU SR20接線圖

圖2. CPU SR40接線圖、

 

圖3. CPU CR40接線圖

圖4. CPU ST40接線圖

圖5. CPU SR60接線圖

圖6. CPU ST60接線圖

數字量輸入接線

圖7. 漏型輸入接法 圖8. 源型輸入接法

對於(yu) 大多數輸入來講，都是24VDC輸入，其中ST CPU的 I0.0-I0.3 支持 5-24V 輸入，另外ST20/30 的I0.6、I0.7也支持5-24V輸入。如下表所示：

S7-200 SMART的數字量輸入點內(nei) 部為(wei) 雙向二級管，可以接成漏型（圖7）或源型（圖8），隻要每一組接成一樣就行。

對於(yu) 數字量輸入電路來說，關(guan) 鍵是構成電流回路。輸入點可以分組接不同的電源，這些電源之間沒有聯係也可以。

數字量輸出接線

圖9. 源型輸出 圖10. 繼電器輸出

晶體(ti) 管輸出隻能接成源型輸出（圖9），不能接成漏型，即輸出為(wei) 24V。

繼電器輸出是一組共用一個(ge) 公共端的幹節點，可以接交流或直流，電壓等級最高到220V。例：可以接24V/110V/220V交直流信號。但要保證一組輸出接同樣的電壓（一組共用一個(ge) 公共端，如1L、2L）。對於(yu) 弱小信號，如小於(yu) 5V 的信號，需要自己驗證其輸出的可靠性。繼電器輸出點（圖10）接直流電源時，公共端接正或負都可以。

對於(yu) 數字量輸出電路來說，關(guan) 鍵是構成電流回路。輸出點可以分組接不同的電源，這些電源之間沒有聯係也可以。

1代表24VDC傳(chuan) 感器電源輸出

常問問題

1. 同一個(ge) 模塊的數字量輸入端可以同時接NPN和PNP兩(liang) 種信號的設備嗎？

不可以，因為(wei) NPN和PNP兩(liang) 種類型的信號在DI端形成的回路中對於(yu) DI點的電流方向相反，同樣地M點的電流方向也相反，如圖7和圖8，NPN和PNP回路的電流方向不同所示，如果把兩(liang) 種信號接到一個(ge) M端，則M端有兩(liang) 種電流流向，這是不正確的。因此不能在同一個(ge) 模塊的DI輸入端同時接NPN和PNP兩(liang) 種信號的設備。

2. DO分成晶體(ti) 管和繼電器兩(liang) 種類型，它們(men) 的區別是什麽(me) ？

繼電器的負載電流比晶體(ti) 管的大，但是輸出頻率受到機械裝置的影響不能太快，同時存在機械壽命的限製。晶體(ti) 管的負載電流比繼電器的小，但是輸出頻率快，可以用於(yu) 高速脈衝(chong) 輸出，沒有機械壽命的限製。

3. S7-200 SMART CPU數字量輸出可以接漏型的設備嗎？

不可以，S7-200 SMART CPU 本體(ti) 和擴展模塊的DO端都隻能接源型24V類型的設備，即集電極開路的PNP設備。

4. S7-200 SMART I/O擴展模塊DIAG指示燈以紅色閃爍的原因？

對於(yu) 數字量擴展模塊的DIAG指示燈以紅色閃爍的原因主要是缺少24V直流供電電源，建議查看CPU的信息來確認具體(ti) 報錯原因，查看CPU信息的方法請見硬件診斷或診斷方法舉(ju) 例。

I/O擴展模塊缺少24V直流供電電源時，所有通道指示燈也以紅色閃爍。建議核對模塊接線圖，尤其是模塊供電端含兩(liang) 排端子的，確定供電接線是否正確，以EM DR32為(wei) 例，正確的接線方式如下圖所示。

圖11. EM DR32接線圖

S7-200 SMART 開關量輸出的典型抑製電路

S7-200 SMART 開關(guan) 量輸出驅動感性負載時，需要配備抑製電路。抑製電路可以限製開關(guan) 量輸出斷開時感應電壓升高，可保護輸出，並防止切斷感性負載時產(chan) 生的高壓導致CPU損壞或CPU內(nei) 部固件錯誤。
此外，抑製電路還可以限製關(guan) 斷感性負載時產(chan) 生的電氣噪聲。配備一個(ge) 外部抑製電路，使其從(cong) 電路上跨接在負載兩(liang) 端並且在位置上接近負載，這樣對降低電氣噪聲最有效。
S7-200 SMART晶體(ti) 管輸出內(nei) 部回路已經包括抑製電路，該電路足以滿足大多數應用中感性負載的要求。
繼電器輸出觸點由於(yu) 可用於(yu) 直流或交流負載，所以未提供內(nei) 部保護。

注：給定抑製電路的有效性取決(jue) 於(yu) 具體(ti) 應用，必須進行驗證其是否適合您的具體(ti) 應用。

開關(guan) 直流感性負載的晶體(ti) 管或繼電器輸出的典型抑製電路見表1所示：

開關(guan) 交流感性負載的繼電器輸出的典型抑製電路見表2所示：

S7-200 SMART 模擬量模塊接線圖

1.普通模擬量模塊接線

模擬量類型的模塊有三種：普通模擬量模塊、RTD模塊和TC模塊。
普通模擬量模塊可以采集標準電流和電壓信號。其中，電流包括：0-20mA、4-20mA兩(liang) 種信號，電壓包括：+/-2.5V、+/-5V、+/-10V三種信號。
注意：
S7-200 SMART CPU普通模擬量通道值範圍是0~27648或-27648~27648。
普通模擬量模塊接線端子分布如下圖1 模擬量模塊接線所示，每個(ge) 模擬量通道都有兩(liang) 個(ge) 接線端。

圖1 模擬量模塊接線

模擬量電流、電壓信號根據模擬量儀(yi) 表或設備線纜個(ge) 數分成四線製、三線製、兩(liang) 線製三種類型，不同類型的信號其接線方式不同。

四線製信號指的是模擬量儀(yi) 表或設備上信號線和電源線加起來有4根線。儀(yi) 表或設備有單獨的供電電源，除了兩(liang) 個(ge) 電源線還有兩(liang) 個(ge) 信號線。四線製信號的接線方式如下圖2模擬量電壓/電流四線製接線所示。

圖2 模擬量電壓/電流四線製接線

三線製信號是指儀(yi) 表或設備上信號線和電源線加起來有3根線，負信號線與(yu) 供電電源M線為(wei) 公共線。三線製信號的接線方式如下圖3 模擬量電壓/電流三線製接線所示。

圖3 模擬量電壓/電流三線製接線

兩(liang) 線製信號指的是儀(yi) 表或設備上信號線和電源線加起來隻有兩(liang) 個(ge) 接線端子。由於(yu) S7-200 SMART CPU模擬量模塊通道沒有供電功能，儀(yi) 表或設備需要外接24V直流電源。兩(liang) 線製信號的接線方式如下圖4 模擬量電壓/電流兩(liang) 線製接線所示。

圖4 模擬量電壓/電流兩(liang) 線製接線

不使用的模擬量通道要將通道的兩(liang) 個(ge) 信號端短接，接線方式如下圖5 不使用的通道需要短接所示。

圖5 不使用的通道需要短接

2. RTD模塊接線

RTD熱電阻溫度傳(chuan) 感器有兩(liang) 線、三線和四線之分，其中四線傳(chuan) 感器測溫值是最準確的。S7-200 SMART EM RTD模塊支持兩(liang) 線製、三線製和四線製的RTD傳(chuan) 感器信號，可以測量PT100、PT1000、Ni100、Ni1000、Cu100等常見的RTD溫度傳(chuan) 感器，具體(ti) 型號請查閱《S7-200 SMART係統手冊(ce) 》。
S7-200 SMART EM RTD模塊還可以檢測電阻信號，電阻也有兩(liang) 線、三線和四線之分。
EM RTD模塊的接線方法如下圖6 傳(chuan) 感器RTD/電阻信號接線所示。

圖6 RTD傳(chuan) 感器/電阻信號接線

3. TC模塊接線

熱電偶測量溫度的基本原理是：兩(liang) 種不同成份的材質導體(ti) 組成閉合回路，當兩(liang) 端存在溫度梯度時回路中就會(hui) 有電流通過，此時兩(liang) 端之間就存在電動勢。

S7-200 SMART EM TC模塊可以測量J、K、T、E、R&S和N型等熱電偶溫度傳(chuan) 感器，具體(ti) 型號請查閱《S7-200 SMART係統手冊(ce) 》。 TC模塊的接線說明參考圖7 TC信號接線。

圖7 TC信號接線

注意：
每個(ge) 模塊的接線圖請參考《S7-200 SMART 係統手冊(ce) 》中“技術規範”章節。

模擬量常問問題

1. S7-200 SMART 普通模擬量模塊可以連接4-20mA的信號嗎？

可以，S7-200 SMART CPU模擬量模塊可以檢測0～20mA和4～20mA的標準電流信號；兩(liang) 種電流信號的接線、在STEP 7-Micro/WIN SMART軟件中的參數設置都是一樣的。區別在於(yu) ：0～20mA對應的通道值量程是0～27648，而4～20mA對應的通道值量程是5530～27648。

2. S7-200 SMART RTD模塊可以測量電阻值嗎？

可以，S7-200 SMART RTD模塊最大可以測量3000Ω的電阻值。如下圖所示，在"類型"下拉菜單中選擇電阻類型；在"電阻" 下拉菜單中中選擇可測量電阻的最大值，如圖 2.31選擇阻值量程範圍所示。

圖1.選擇阻值量程範圍

3. S7-200 SMART RTD和TC模塊如何得到實際溫度值？
把S7-200 SMART EM RTD和TC模塊的通道值除以10就是實際的溫度值。由於(yu) RTD和TC模塊的通道值是整數值，需要把整數值轉換成浮點數才能在計算後得到帶有小數位的溫度值。

4. 模擬量模塊分辨率和轉換精度的區別？
分辨率是A/D模擬量轉換芯片的轉換精度，即用多少位的數值來表示模擬量。以下舉(ju) 例說明10位分辨率和11位分辨率的區別。S7-200 SMART CPU模擬量0~20mA的通道值範圍為(wei) 0~27648。如果分辨率為(wei) 10位，則表示當外部電流信號的變化大於(yu) 0.01953125mA時，模擬量A/D轉換芯片才認為(wei) 外部信號有變化。如果分辨率為(wei) 11位，則表示當外部電流信號的變化大於(yu) 0.009765625mA時，模擬量A/D轉換芯片即認為(wei) 外部信號有變化。

圖2.模擬量分辨

模擬量轉換的精度除了取決(jue) 於(yu) A/D轉換的分辨率，還受到轉換芯片的外圍電路的影響。在實際應用中，輸入的模擬量信號會(hui) 有波動、噪聲和幹擾，內(nei) 部模擬電路也會(hui) 產(chan) 生噪聲、漂移，這些都會(hui) 對轉換的最後精度造成影響。這些因素造成的誤差要大於(yu) A/D芯片的轉換誤差。

表1.模擬量擴展模塊基礎技術參數

模擬量擴展模塊型號	分辨率		精度（25°C/0 到 55°C）		範圍
	電壓模式	電流模式	電壓模式	電流模式	電壓	電流
EM AE04	11位+符號位	11位	滿量程的 ±0.1%/±0.2%	滿量程的 ±0.2%/±0.3%	±10 V、±5 V、±2.5V	0 - 20 mA
EM AQ02	10位+符號位	10位	滿量程的 ±0.5%/±1.0%	滿量程的 ±0.5%/±1.0%	±10 V	0 - 20 mA
EM AM06	10位+符號位	10位	滿量程的 ±0.5%/±1.0%	滿量程的 ±0.5%/±1.0%	±10 V	0 - 20 mA
SB AQ01	11位+符號位	11位	滿量程的 ±0.5%/±1.0%	滿量程的 ±0.5%/±1.0%	±10 V	0 - 20 mA

5. S7-200 SMART I/O擴展模塊DIAG指示燈以紅色閃爍的原因？

S7-200 SMART I/O擴展模塊的DIAG指示燈以紅色閃爍的原因有兩(liang) 個(ge) ，建議查看CPU的信息來確認具體(ti) 報錯原因，查看CPU信息的方法請見硬件診斷或診斷方法舉(ju) 例。

（1） 模塊缺少24V直流供電電源； I/O擴展模塊缺少24V直流供電電源時，所有通道指示燈也以紅色閃爍。建議核對模塊接線圖，尤其是模塊供電端含兩(liang) 排端子的，確定供電接線是否正確，以EM DR32為(wei) 例，正確的接線方式如下圖所示。

圖3. EM DR32接線圖

（2） 模擬量模塊上通道斷線或是輸入值超量程。 模擬量模塊上通道斷線或是輸入值超量程，除了會(hui) 引起模塊的DIAG指示燈以紅色閃爍，斷線或是超量程的通道的指示燈也以紅色閃爍，以提示用戶存在故障通道。

以RTD或TC模塊為(wei) 例，如果RTD或TC模塊選擇了斷線報警，如圖2.39啟動斷線報警所示。則模塊會(hui) 檢測每個(ge) 通道的斷線情況。默認情況下，該選項是沒有被激活的。RTD或TC模塊對於(yu) 沒有使用的通道的處理方法如下：

①RTD模塊：將一個(ge) 100Ohm的電阻按照與(yu) 已用通道相同的接線方式連接到空的通道；或者將已經接好的那一路熱電阻的所有引線，一一對應連接到空的通道上。

②TC模塊：短接未使用的通道，或者並聯到旁邊的實際接線通道上。 圖2.39 啟動斷線報警 如果不是通道斷線引起的報警，就是輸入值超量程了。默認情況下，RTD和TC模塊的通道輸入值超上下限報警是激活的。發生了該報警，用戶需要判斷引起通道值超量程的原因：是信號問題還是模塊硬件的問題。

圖4.模擬量斷線報警

6. 為(wei) 什麽(me) 使用S7-200 SMART模擬量輸入模塊時接收到變動很大的不穩定的值？
可能的原因如下：

1.可能模擬量輸入模塊和現場傳(chuan) 感器分別使用了自供電或隔離的電源，而兩(liang) 個(ge) 電源沒有彼此連接，即模擬量輸入模塊的電源和現場傳(chuan) 感器的信號地沒有連接；這將會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 很高的上下振動的共模電壓，影響模擬量輸入值。

2.另一個(ge) 原因可能是模擬量輸入模塊接線太長或絕緣不好受到電磁幹擾。

可以用如下方法解決(jue) ：

1.連接現場傳(chuan) 感器的負端與(yu) 模塊上的公共M端以補償(chang) 此波動,如圖1所示：（但要注意，確保這是兩(liang) 個(ge) 電源係統之間的唯一聯係。）

背景是：

模擬量輸入模塊內(nei) 部是非隔離的；

共模電壓必須小於(yu) 12V且大於(yu) -12V；

對於(yu) 60Hz幹擾信號的共模抑製比為(wei) 40dB；

圖5. 傳(chuan) 感器信號等電位連接

注意：模塊中未使用的通道直接短接本通道的+、-，已使用的通道將傳(chuan) 感器的負端與(yu) 模塊上的公共M端短接 。

2.使用模擬量輸入濾波。

選擇需要濾波的通道；

選擇濾波強度；

圖6. 設置模擬量輸入濾波

模擬量輸入值的濾波過程會(hui) 產(chan) 生穩定的模擬信號，通常過濾對於(yu) 在處理變化緩慢的信號時非常有用，例如溫度測量。可以為(wei) 濾波分為(wei) 4個(ge) 級別(無、弱、中、強)。可組態模塊在組態的周期數內(nei) 平滑模擬量輸入信號，從(cong) 而將一個(ge) 平均值傳(chuan) 送給程序邏輯，濾波級別越高，經濾波處理的模擬值就越穩定，但無法反應快速變化的實際信號。

S7-200 SMART模擬量輸入模塊接收到測量值波動時的檢測方法和步驟
當 S7-200 SMART模擬量輸入模塊接收到測量值波動時，可通過如下圖的步驟進行檢查：

圖7. 測量值波動時的檢測方法

注意：

A.上圖中所提到的等電位連接以及不用通道短接請參考本頁圖5。

B.屏蔽層單端接地：是在屏蔽電纜的一端將金屬屏蔽層直接接地，另一端不接地或通過保護接地。

在屏蔽層單端接地情況下，非接地端的金屬屏蔽層對地之間有感應電壓存在，感應電壓與(yu) 電纜的長度成正比，但屏蔽層無電勢環流通過。單端接地就是利用抑製電勢電位差達到消除電磁幹擾的目的。