西門子S7-200模擬量EM235編程實(shí)例

本文以EM235為例講解S7-200模擬量編程，主要包括以下內(nèi)容：

1、模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置

2、模擬量擴(kuò)展模塊的尋址

3、模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換

4、編程實(shí)例

模擬量擴(kuò)展模塊接線圖及模塊設(shè)置

EM235是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。下面以EM235為例講解模擬量擴(kuò)展模塊接線圖，如圖1。

圖1

圖1演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法，對于電壓信號，按正、負(fù)極直接接入X＋和X－；對于電流信號，將RX和X＋短接后接入電流輸入信號的“＋”端；未連接傳感器的通道要將X＋和X－短接。

對于某一模塊，只能將輸入端同時(shí)設(shè)置為一種量程和格式，即相同的輸入量程和分辨率。（后面將詳細(xì)介紹）

EM235的常用技術(shù)參數(shù)：

下表說明如何用DIP開關(guān)設(shè)置EM235擴(kuò)展模塊，開關(guān)1到6可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。

由上表可知，DIP開關(guān)SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當(dāng)SW6為ON時(shí)，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為OFF時(shí)，模擬量輸入為雙極性輸入。

SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇，而SW1，SW2，SW3共同決定了模擬量的衰減選擇。

根據(jù)上表6個(gè)DIP開關(guān)的功能進(jìn)行排列組合，所有的輸入設(shè)置如下表：

6個(gè)DIP開關(guān)決定了所有的輸入設(shè)置。也就是說開關(guān)的設(shè)置應(yīng)用于整個(gè)模塊，開關(guān)設(shè)置也只有在重新上電后才能生效。

輸入校準(zhǔn)

模擬量輸入模塊使用前應(yīng)進(jìn)行輸入校準(zhǔn)。其實(shí)出廠前已經(jīng)進(jìn)行了輸入校準(zhǔn)，如果OFFSET和GAIN電位器已被重新調(diào)整，需要重新進(jìn)行輸入校準(zhǔn)。其步驟如下：

A、切斷模塊電源，選擇需要的輸入范圍。

B、接通CPU和模塊電源，使模塊穩(wěn)定15分鐘。

C、用一個(gè)變送器，一個(gè)電壓源或一個(gè)電流源，將零值信號加到一個(gè)輸入端。

D、讀取適當(dāng)?shù)妮斎胪ǖ涝贑PU中的測量值。

E、調(diào)節(jié)OFFSET（偏置）電位計(jì)，直到讀數(shù)為零，或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。

F、將一個(gè)滿刻度值信號接到輸入端子中的一個(gè)，讀出送到CPU的值。

G、調(diào)節(jié)GAIN（增益）電位計(jì)，直到讀數(shù)為32000或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。

H、必要時(shí)，重復(fù)偏置和增益校準(zhǔn)過程。

EM235輸入數(shù)據(jù)字格式

下圖給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸入字中的位置

圖2

可見，模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）的12位讀數(shù)是左對齊的。最高有效位是符號位，0表示正值。在單極性格式中，3個(gè)連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）每變化1個(gè)單位，數(shù)據(jù)字則以8個(gè)單位變化。在雙極性格式中，4個(gè)連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器每變化1個(gè)單位，數(shù)據(jù)字則以16為單位變化。

EM235輸出數(shù)據(jù)字格式

圖3給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸出字中的位置：

圖3

數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（DAC）的12位讀數(shù)在其輸出格式中是左端對齊的，最高有效位是符號位，0表示正值。

模擬量擴(kuò)展模塊的尋址

每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊，按擴(kuò)展模塊的先后順序進(jìn)行排序，其中，模擬量根據(jù)輸入、輸出不同分別排序。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個(gè)字長，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。例如：AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊至少占兩個(gè)通道，即使第一個(gè)模塊只有一個(gè)輸出AQW0,第二個(gè)模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從AQW4開始尋址，以此類推。

圖4演示了CPU224后面依次排列一個(gè)4輸入/4輸出數(shù)字量模塊，一個(gè)8輸入數(shù)字量模塊，一個(gè)4模擬輸入/1模擬輸出模塊，一個(gè)8輸出數(shù)字量模塊，一個(gè)4模擬輸入/1模擬輸出模塊的尋址情況，其中，灰色通道不能使用。

圖4

模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換

假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號是A0—Am（如：4—20mA），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為D0—Dm（如：6400—32000），設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號是A，A/D轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系A(chǔ)＝f（D）可以表示為數(shù)學(xué)方程：

A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。

根據(jù)該方程式，可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關(guān)系D＝f（A）可以表示為數(shù)學(xué)方程：

D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。

具體舉一個(gè)實(shí)例，以S7-200和4—20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)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

假設(shè)該模擬量與AIW0對應(yīng)，則當(dāng)AIW0的值為12800時(shí)，相應(yīng)的模擬電信號是6400×16／25600＋4＝8mA。

又如，某溫度傳感器，－10—60℃與4—20mA相對應(yīng)，以T表示溫度值，AIW0為PLC模擬量采樣值，則根據(jù)上式直接代入得出：

T=70×（AIW0－6400）／25600－10

可以用T 直接顯示溫度值。

模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換理解起來比較困難，該段多讀幾遍，結(jié)合所舉例子，就會理解。為了讓您方便地理解，我們再舉一個(gè)例子：

某壓力變送器，當(dāng)壓力達(dá)到滿量程5MPa時(shí)，壓力變送器的輸出電流是20mA，AIW0的數(shù)值是32000?？梢?，每毫安對應(yīng)的A/D值為32000/20，測得當(dāng)壓力為0.1MPa時(shí)，壓力變送器的電流應(yīng)為4mA，A/D值為（32000/20）×4＝6400。

由此得出，AIW0的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際壓力值（單位為KPa）的計(jì)算公式為：

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

編程實(shí)例

您可以組建一個(gè)小的實(shí)例系統(tǒng)演示模擬量編程。本實(shí)例的的CPU是CPU222，僅帶一個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊EM235，該模塊的第一個(gè)通道連接一塊帶4—20mA變送輸出的溫度顯示儀表，該儀表的量程設(shè)置為0—100度，即0度時(shí)輸出4mA，100度時(shí)輸出20mA。溫度顯示儀表的鉑電阻輸入端接入一個(gè)220歐姆可調(diào)電位器，簡單編程如下：

溫度顯示值＝（AIW0-6400）/256

編譯并運(yùn)行程序，觀察程序狀態(tài)，VW30即為顯示的溫度值，對照儀表顯示值是否一致。