西门子S7-200模拟量编程.doc

西门子S7-200模拟量编程本文以EM235为例讲解S7-200模拟量编程，主要包括以下内容：1、模拟量扩展模块接线图及模块设置2、模拟量扩展模块的寻址3、模拟量值和A/D转换值的转换4、编程实例模拟量扩展模块接线图及模块设置EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1图1图1演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X＋和X－；对于电流信号，将RX和X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将X＋和X－短接对于某一模块，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后面将详细介绍）EM235的常用技术参数：模拟量输入特性模拟量输入点数4输入范围电压（单极性）0～10V 0～5V 0～1V 0～500mV 0～100mV 0～50mV 电压（双极性）±10V ±5V ±2.5V ±1V ±500mV ±250mV ±100mV ±50mV ±25mV电流0～20mA数据字格式双极性 全量程范围-32000～+32000单极性 全量程范围0～32000分辨率12位A/D转换器模拟量输出特性模拟量输出点数1信号范围电压输出 ±10V电流输出0～20mA数据字格式电压-32000～+32000电流0～32000分辨率电流电压12位电流11位下表说明如何用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。

EM235开关 单/双极性选择增益选择衰减选择SW1SW2SW3SW4SW5SW6     ON单极性       OFF 双极性     OFF OFF   X1    OFF ON  X10     ONOFF   X100    ONON  无效 ONOFF OFF      0.8OFF ONOFF      0.4OFF OFF ON     0.2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：单极性满量程输入分辨率SW1 SW2SW3 SW4 SW5 SW6 ONOFFOFFONOFFON0到50mV 12.5μV OFFONOFFONOFFON0到100mV 25μV ONOFFOFFOFFONON0到500mV125uA OFFONOFFOFFONON0到1V 250μVONOFFOFFOFFOFFON0到5V1.25mV ONOFFOFFOFFOFFON0到20mA 5μAOFFONOFFOFFOFFON0到10V 2.5mV 双极性满量程输入分辨率SW1 SW2SW3SW4SW5SW6ONOFF OFF ONOFF OFF ±25mV 12.5μV OFF ONOFF ONOFF OFF ±50mV 25μVOFF OFF ONONOFF OFF ±100mV 50μV ONOFF OFF OFF ONOFF ±250mV 125μVOFF ONOFF OFF ONOFF ±500 250μVOFF OFF ONOFF ONOFF ±1V 500μV ONOFF OFF OFF OFF OFF ±2.5V 1.25mV OFF ONOFF OFF OFF OFF ±5V 2.5mV OFF OFF ONOFF OFF OFF ±10V 5mV 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图2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输出数据字格式图3给出了12位数据值在CPU的模拟量输出字中的位置：图3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，以此类推图4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，灰色通道不能使用图4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）编程实例您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程本实例的的CPU是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器，简单编程如下：温度显示值＝（AIW0-6400）/256编译并运行程序，观察程序状态，VW30即为显示的温度值，对照仪表显示值是否一致MODBUS RTU通讯协议在S7-200中的应用1 引言 工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络集约制造时代工业控制器连网也为网络管理提供了方便Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通讯约规通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信它已经成为主流的工业标准之一他为符合Modbus协议的不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

2 Modbus RTU协议在S7-200中的应用原理 2.1 Modbus RTU协议与S7-200相互关系简介 S7-200 CPU上的通讯口Port0可以支持Modbus RTU协议，成为Modbus RTU从站此功能是通过S7-200的自由口通讯模式实现，因此可以通过无线数据电台等慢速通讯设备传输 如果想在S7-200 CPU与其他支持Modbus RTU的设备使用Modbus RTU协议通讯，需要由有S7-200 CPU做Modbus主站S7-200 CPU做主站必须由用户自己用自由口模式，按相关协议编程 在S7-200控制系统应用中，Modbus RTU从站指令库只支持CPU上的通讯0口(Port0)要实现Modbus RTU通讯，需要Step7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的编程软件，而且须安装Step7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library(指令库)Modbus RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的 2.2 Modbus RTU协议在S7-200中应用的基本过程 (1) 首先检查S7-200控制系统中所用Micro/WIN的软件版本，应当是Step7-Micro/WIN V3.2以上版本。