西门子6ES7215-1HG40-0XB0CPU

S7-200模拟量模块系列

模拟信号是指在一定范围内连续的信号（如电压、电流)，这个“一定范围”可以理解为模拟量的有效量程。在使用S7-200模拟量时，需要注意信号量程范围，拨码开关设置，模块规范接线，指示灯状态等信息。

本文中，我们按照S7-200模拟量模块类型进行分类介绍：

1.AI 模拟量输入模块

2.AO模拟量输出模块

3.AI/AO模拟量输入输出模块

4.常见问题分析

首先，请参见“S7-200模拟量全系列总览表”，初步了解S7-200模拟量系列的基本信息，具体内容请参见下文详细说明： 

西门子工业机械代理商

AI 模拟量输入模块 

A. 普通模拟量输入模块：

如果，传感器输出的模拟量是电压或电流信号（如±10V或0~20mA），可以选用普通的模拟量输入模块，通过拨码开关设置来选择输入信号量程。注意：按照规范接线，尽量依据模块上的通道顺序使用（A->D），且未接信号的通道应短接。具体请参看《S7-200可编程控制器系统手册》的附录A-模拟量模块介绍。

4AI EM231模块：

首先，模拟量输入模块可以通过设置拨码开关来选择信号量程。开关的设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种测量范围，且开关设置只有在重新上电后才能生效。也就是说，拨码设置一经确定后，这4个通道的量程也就确定了。如下表所示：

注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的拨码开关设置是一样的，也就是说，当拨码开关设置为这种时，输入通道的信号量程，可以是0~5V，也可以是0~20mA。

8AI EM231模块：

8AI的EM231模块，*0->5通道只能用做电压输入，只有第6、7两通道可以用做电流输入，使用拨码开关1、2对其进行设置：当sw1=ON，通道6用做电流输入；sw2=ON时，通道7用做电流输入。反之，若选择为OFF，对应通道则为电压输入。

注：当第6、7道选择为电流输入时，*0->5通道只能输入0-5V的电压。

B. 测温模拟量输入模块（热电偶TC；热电阻RTD）：

如果，传感器是热电阻或热电偶，直接输出信号接模拟量输入，需要选择特殊的测温模块。测温模块分为热电阻模块EM231RTD和热电偶模块EM231TC。注意：不同的信号应该连接至相对应的模块，如：热电阻信号应该使用EM231RTD，而不能使用EM231TC。且同一模块的输入类型应该*，如：Pt1000和Pt100不能同时应用在一个热电阻模块上。

热电偶模块TC： 

EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型热电偶，不支持B型热电偶。通过拨码设置，模块可以实现冷端补偿，但仍然需要补偿导线进行热电偶的自由端补偿。另外，该模块具有断线检测功能，未用通道应当短接，或者并联到旁边的实际接线通道上。

热电阻模块RTD：

热电阻的阻值能够随着温度的变化而变化，且阻值与温度具有一定的数学关系，这种关系是电阻变化率α。RTD模块的拨码开关设置与α有关，如下图所示，就算同是 Pt100，α值不同时拨码开关的设置也不同。在选择热电阻时，请尽量弄清楚α参数，按 照对应的拨码去设置。具体请参看《S7-200可编程控制器系统手册》的附录A-热电偶和热电阻扩展模块介绍。

EM231 RTD模块具有断线检测功能，未用通道不能悬空，接法方式如下：

（1）请将一个电阻按照与已用通道相同的接线方式连接到空的通道，注意：电阻的阻值必须和RTD的标称值相同；

（2）将已经接好的那一路热电阻的所有引线，一一对应连接到空的通道上。

因为热电阻分2线制、3线制、4线制，所以RTD模块与热电阻的接线有3种方式，如图所示。其中，精度zui高的是4线连接，精度zui低的是2线连接。

提示：

（1）. 在STEP7 Micor/WIN软件中（S7-200的编程软件），对于模拟量输入通道设有软件滤波功能，如图所示，具体请参见《S7-200 • LOGO• SITOP 参考》->系统块-模拟量滤波。

但是，在系统块中设置模拟量通道滤波时，RTD和TC模块占用的模拟量通道，应禁止滤波功能。

（2） EM231 TC和RTD模块上，均有24V电源指示灯和SF故障指示灯。如图所示：（a）若24V电源指示灯=OFF，则说明该模块没有24V工作电源；（b）若SF红灯闪烁，原因可能是：模块内部软件检测出外接断线，或者输入**出范围。 

注：具体请参见：《S7-200 • LOGO• SITOP 参考》->EM231 RTD/EM231 TC。

AO模拟量输出模块

S7-200的扩展模块里，分别有2路、4路的模拟量输出模块EM232。根据接线方式（M-V或M-I）选择输出信号类型，电压：±10V，电流：0~20mA（4~20mA）。

AI/AO模拟量输入输出模块

(A) CPU模块本体集成的2路AI和1路AO

S7-200只有CPU 224XP和CPU224XPsi，本体集成有模拟量通道。其中，2路AI是：电压信号±10V，1路AO是：电压信号0~10V；或者电流信号0~20mA(4~20mA)，输出信号类型可以通过硬件接线来选择。

(B) EM235模拟量输入输出模块

EM235模块有4路AI和1路AO。通过拨码开关设置来选择4路AI通道的输入信号程，如下表所示，这个模块可以测量毫伏级（mV）的信号；1路AO是：电压信号 ±10V；或电流信号0~20mA（4~20mA），可以根据硬件接线方式（M-V或M-I）选择输出信号类型。

注：模块上的电位计是用来调节输入信号和转换数值的放大关系，在模块出厂时已经设置好了，如*要，请不要随意更改。

常见问题分析

A．模拟量输入与数字量的对应关系：

模拟量信号（0~10V，0~5V或0~20mA）在S7-200 CPU内部用0~32000的数值表示（注：4~20mA对应6400~32000），这两者之间有一定的数学关系，如图所示： 

B．模拟量模块的硬件接线介绍

（1）CPU 224 XP集成有2路电压输入，接线方法见a：分别为A+和M、B+和M，此时只能输入±10V 电压信号。

CPU 224XP还集成有1路模拟量输出信号。电流输出如图b，将负载接在I和M端子之间；电压输出如图c，将负载接在V和M端子之间。

（2）模拟量输入的接线方式 

以4AI EM231模块为例，分别介绍电压、电流型输入信号的接线方式，如图所示。注意：此接线图是一个示意图，表述的是不同的接线方式，并不是指该模块只有A通道可以接入电压，B通道必须悬空，C和D通道只能接入电流。

当您的信号为电压输入时可以参考接线方法a，以此类推。

方式a. 电压输入方式：信号正接A+；信号负接A-；

方式b. 未用通道接法（不要悬空）：未用通道需短接，如B+和B-短接；

方式c. 电流输入方式（四线制）：信号正接C+，同时C+与RC短接；信号负接C-，同时C-和模块的M端短接。

方式d. 电流输入方式（两线制）：信号线接D+，同时D+与RD短接；电源M端接D-，同时和模块的M端短接。

注：具体请参见：《S7-200 • LOGO• SITOP 参考》->模拟量模块接线。

（3）电流型信号输入接线方式 

电流型信号的接线方式，分为四线制、三线制、二线制接法。这里讨论的“几线制”，是以传感器或仪表变送器是否需要外供电源来区别的，而并不是指EM231模块需要几根信号线，或该变送器的信号线输出。

a. 四线制-电流型信号的接法： 

四线制信号是指信号设备本身外接供电电源，同时有信号+、信号-两根信号线输出。供电电源可有220VAC或24VDC，接线如图所示：

b. 三线制-电流型信号的接法： 

三线制信号是指信号设备本身外接供电电源，只有一根信号线输出，该信号线与电源线共用公共端，通常情况是共负端的。接线如图所示：

注：若设备的24VDC供电电源与EM231模块的供电电源不是同一个电源，那么，需要将模块的M端与该通道的负端引脚短接（如，M和C-短接）。这是为了使模块与测量通道工作在同一的参考电压，也就是等电位。下面的二线制接法同理。

c. 二线制-电流型信号的接法： 

二线制信号是指信号设备本身只有两根外接线，设备的工作电源由信号线提供，即其中一根线接电源，另一根线是信号输出。接线如图所示：

C．224XP本体集成的AI，能否接电流信号0~20mA？ 

首先，这两路模拟量输入通道可以接收±10V的电压信号，不能直接接收电流信号。若使用该通道接收电流信号，会有一定的风险，可能导致测量的不准确或模块的损坏等等。具体说明请点击 查看

D．如何对 S7-200 的 CPU224XP 和扩展模块 EM 231, EM 232 及 EM 235 的模拟量值进行比例换算? 

带集成的数字量和模拟量输入/输出的紧凑型 CPU 
对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力 
用于通过 PROFIBUS 和 PROFINET 进行分布式 I/O 连接。 
组合 MPI/PROFIBUS DP-主/从接口 
用于 2 端交换机的 PROFINET 接口 
PROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET上运行分布式I/O 
PROFINET I-Device，用于连接作为智能 PROFINET 设备、带 SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器的 CPU 
在PROFINET上实现基于组件的自动化(CBA) 
PROFINET 代理，用于基于组件的自动化（CBA）中的 PROFIBUS DP 智能设备 
集成 Web 服务器，带有创建用户定义的 Web 站点的选项 
经由 PROFIBUS 的等时同步模式 
CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)。

 Area of application 
CPU 314C-2 DP 是紧凑型 CPU，适合安装在分布式结构中。通过其扩展工作存储器，该紧凑型CPU也适用于中等规模的应用。集成的数字量和模拟量输入和输出可与过程信号直接连接。集成的 的PROFIBUS DP 主站/从站以及 PROFINET IO 控制器/I-设备接口，用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的分布式连接。这使得 CPU 314C-2 PN/DP 可作为进行快速处理的分布式单元使用，也可作为 PROFIBUS 和 PROFINET 系统中具有低端现场总线系统的上位控制器。

集成技术工程的其他用途包括：

计数 
频率测量 
周期测量 
脉宽调制 
PID 控制 
定位控制 
 Design 
CPU 314C-2 DP 安装有：

微处理器;
每条二进制指令执行时间约60ns，每条浮点数运行指令约0.59μs. 
扩展存储器;
与执行相关的程序段的 192 KB 高速 RAM（相当于约 64 K 指令）可以为用户程序提供足够的空间；
SIMATIC 微型存储卡（zui大 8 MB）作为程序的装载存储器，还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。 
灵活的扩展能力
多达 31 个模块，（4排结构） 
多点接口（MPI）；
集成的 MPI 接口zui多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备、PC、OP 的 12 条连接。在这些连接中，总要分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过“全局数据通讯”，MPI可以用来建立zui多16个CPU组成的简单网络。 
PROFIBUS DP 接口:
带有 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU 314C-2 DP 可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。 对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程). 
以太网接口；
CPU 314C-2 PN/DP 的* 2 个内置接口是一个基于以太网 TCP/IP 的 PROFINET 接口，带有双端交换机。
它支持下列协议： 
S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据交换； 
用于通过 STEP 7 编程、调试和诊断的编程器/OP通讯 
与HMI和SCADA连接的PG/OP通讯; 
通过 PROFINET 进行的开放式 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 通讯 
SIMATIC NET OPC-Server用于与其它控制器以及CPU自带的I/O设备进行通讯 
内置输入/输出;
24路数字量输入(所有输入都可用作中断处理)和16路数字量输出，以及5个模拟量输入和2个模拟量输出，使得CPU 314C-2 DP是一款*的控制器。 
 Functions 
口令保护;
用户程序使用密码保护，可防止非法访问。 
块加密
相关功能 (FC) 和 功能块 (FB) 可以加密的方式存储于 CPU 以保护专门知识应用。 
诊断缓冲;
zui后500个故障和中断事件保存在该缓冲区中，供诊断使用。 其中，保留zui后 100 个条目 
免维护的数据后备;
如果发生断电，则可通过 CPU 将所有数据(zui多达 64 KB)自动写入到 SIMATIC 微型存储卡（MMC 卡）上，且将在再次通电时保持不变。 
可参数化的特性

可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及CPU的响应进行参数设置：

概要：
定义名称、系统号和位置号 
启动；
定义 CPU 的启动特性和监视时间 
同步循环中断；
设置 IO 系统编号、过程映像分区编号和延时 
循环/时钟存储器；
定义zui大的扫循环描时间和负载设置时钟存储器地址 
记忆性；
定义具有保持功能的存储位、计数器、定时器和数据块的数量 
日时钟中断
设定起始日期、起始时间和间隔周期 
周期中断；
周期设定 
系统诊断；
定义诊断消息的处理和范围。 
时钟；
设定 AS 内或 MPI 上的同步方式 
防护等级；
说明程序和数据访问授权。 
通讯；
保留连接源 
Web；
CPU 的 Web 服务器设置 
MPI/PROFIBUS-DP 接口:
设置接口类型。定义节点地址。对操作模式进行参数化，并组态使用 PROFIBUS DP 时的传输区对时间同步进行参数化 
PROFINET 接口；
地址设定。对 PROFINET 属性、智能设备功能、PROFINET 上的同步类型、使用 NTP 步骤的时间同步、介质冗余和 KeepAlive 功能进行参数化。参数化端口 1 和端口 2 
数字量输入/输出
地址设定，输入继电器和过程中断 
模拟输入/输出
设定地址
输入的情况下：设定温度单元，测量种类，测量范围，以及接口频率
输出的情况下：设定输出类别和输出范围 
集成功能“计数器” 
设定地址，以及 “连续计数”“单次计数”“周期计数”“频率测量”和“脉宽调制”模式下的参数分配 
集成功能“定位器” 
设定地址，“数字输出定位”和“模拟输出定位”参数 
集成功能“规则”

显示功能与信息功能

状态和故障指示；
LED 指示硬件、编程、定时或 I/O 故障以及操作状态（如 RUN、STOP 和 Start-up）。 
测试功能；
可使用编程器显示程序执行过程中的信号状态，可以不通过用户程序而修改过程变量，以及输出堆栈内容。 
信息功能；
您可以使用编程器以纯文本的形式获取 CPU 存储容量和操作模式、工作存储器和装载存储器的当前利用率以及当前循环时间和诊断缓冲区内容的相关信息。

集成的通讯功能

编程器/OP 通讯 
全局数据通讯 
S7 基本通讯 
S7 通讯 
路由 
数据记录路径 
PROFIBUS DP 主站/从站 
通过 TCP/IP、ISO-on-TCP 和 UDP 进行开放式通讯 
PROFINET IO 控制器 
PROFINET 智能设备 
PROFINET CBA（基于组件的自动化） 
Web 服务器

集成功能

计数器；
4 个计数器(zui高 60 kHz)，具有独立方向的比较器，可直接连接到 24V 增量编码器。 
4通道频率测量；
允许进行频率测量（高达 60 kHz），例如，测量轴速或吞吐量（每个测量周期内的件数）。 
周期测量
用于获取并处理计数脉冲，频率zui高为 1 KHz 
脉宽调制；
4个输出可直接连接控制阀、执行器、开关设备、加热装置等，例如采样频率为 2.5 kHz。 可设置周期长度并可在运行时修改占空比。 
定位控制
集成在操作系统中的SFB可通过2路数字量输出或1个模拟量输出对1个轴进行定位控制。 
报警输入（所有数字量输入）；
报警输入可以检测过程事件，并在zui短的时间内触发响应。