西门子S7-200SMART模块安徽代理商

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    模拟量输入(AI)模块SM331目前有多种规格型号，如8AIx12位模块、2AIx12位模块和8AIx16位模块，分别为8通道的12位模拟量输入模块、2通道的12位模拟量输入模块、8通道的16位模拟量输入模块。它们除了通道数和转换精度不一样外，其工作原理、性能、参数设置等各方面都一样。

    SM331模块中的各个通道可以分别使用电流输入或电压输入，并选用不同的量程（量程的设置可通过量程卡来设置；没有量程卡的模块，通过不同的端子接线方式设置），有多种分辨率可供选择（9～15位+符号位，与模块有关），分辨率不同转换时间也不同。模拟量转换是顺序执行的，每个模拟量通道的输入信号是被依次轮流转换的。

SM331模块的结构原理如图2-15所示。SM331模块主要由A/D转换器、多路开关、补偿电路、内部电源、光电隔离部件和逻辑电路等组成。其8个模拟量输入通道共用一个A/D转换器，通过多路开关切换被转换的通道，模拟量输入模块各输入通道的A/D转换和转换结果的存储与传送是顺序进行的。各个通道的转换结果被保存到各自的存储器，直到被下一次的转换值覆盖。可以用装入指令“L PIW--”来访问转换的结果。

    通道的转换时间由基本转换时间和模块的电阻测试和断线监控时间组成，基本转换时间取决于模拟量输入模块的转换方法（如积分法和瞬时值转换法）。对于积分转换法，积分时间直接影响转换时间，积分时间可在STEP7中设置。

    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AI模块的循环时间，它是模块中所有被激活的模拟量输入通道的转换时间的总和。实际上，循环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STEP 7组态工具屏蔽掉不用的模拟量通道，同时应在硬件上将未用通道的输入端短路，从而使其不占用循环时间。

SM331的每两个输入通道构成一个输入通道组，可以按通道组任意选择测量方法和测量范围。模块上需接DC24V的负载电压L+，有反接性保护功能；对于变送器或热电偶的输入具有短路保护功能。模块与S7-300 CPU及负载电压之间是光电隔离的。

   S7-300/400的CPU用16位二进制补码定点数来表示模拟量值。其中位（第15位）为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。

    模拟量模块的模拟值位数（即转换精度）可以设置为9～15位（与模块的型号有关，不包括符号位），如果模拟量值的精度小于15位，则模拟量值左移，使其位（符号位）在16位字的位（第15位），模拟量值左移后未使用的低位则填入“0”，这种处理方法称为“左对齐”。设模拟量值的精度为12位，加上符号位，未使用的低位（第0～2位）为0，相当于实际的模拟值被乘以8。

    表2-8给出了模拟量输入模块的模拟量值与模拟量之间的对应关系，模拟量量程的上、下限(±)分别对应于十六进制模拟量值6COOH和9400H（H表示十六进制数）。 

    模拟量输入模块在模块通电前或模块参数设置完成后次转换之前，或上溢出时，其模拟量值为7FFFH，下溢出时模拟值为8000H。上、下溢出时SF指示灯闪烁，有诊断功能的模块可以产生诊断中断。

    模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成部分是A/D（Analog/Digit）转换器。模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器输出的标准直流电压、电流信号。SM331也可以直接连接不带附加放大器的温度传感器（热电偶或热电阻），这样可以省去温度变送器，不但节约了硬件成本，而且控制系统的结构也更加紧凑。

SM323是S7-300的数字量I/O模块，它有两种型号可供选择。一种是8点输入和8点输出的模块，输入点和输出点均只有一个公共端；另一种有16点输入（8点1组）和16点输出（8点1组）。这两种模板的I/O特性相同。输入、输出的额定电压均为DC24V，输入电流为7mA，输出电流为0.，每组总输出电流为4A。输入电路和输出电路通过光电耦合器与背板总线相连，输出电路为晶体管型，有电子保护功能。

  数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成控制过程所要求的外部信号电平，同时有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，输出电流的典型值为0.5～2A，负载电源由外部现场提供。

    按负载回路使用的电源不同，它可分为直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。

    按输出开关器件的种类不同，它又可分为晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器触点输出方式。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；晶闸管输出方式属于交流输出模块；继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。从响应速度上看，晶体管响应Z快，继电器响应Z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。

如图2-11所示是晶体管或场效应晶体管输出电路，只能驱动直流负载。输出信号经光耦合器送给输出元件，图中用一个带三角形符号的小方框表示输出元件。输出元件的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开。这类输出电路的延迟时间小于1ms。

图2-11  晶体管或场效应管输出电路

    图2-12所示是晶闸管输出电路，小框内的光敏晶闸管和小框外的双向晶闸管等组成固态继电器(SSR)。SSR的输入功耗低，输入信号电平与CPU内部的电平相同，同时又实现了隔离，并且有一定的带负载能力。梯形图中某一输出点为“1”状态时，其线圈“通电”，光敏晶闸管中的发光二极管点亮，光敏双向晶闸管导通，使另一个容量较大的双向晶闸管导通，模块外部的负载得电工作。图2-12中的RC电路用来YZ晶闸管的关断过电压和外部的浪涌电压。这类模块只能用于交流负载，因为是无触点开关输出，其开关速度快，工作寿命长。

双向晶闸管由关断变为导通的延迟时间小于1ms，由导通变为关断的Z长延迟时间为10ms（工频半周期）。如果因负载电流过小晶闸管不能导通，可以在负载两端并联电阻。

图2-12晶闸管输出电路

    如图2-13所示是继电器输出电路，某一输出点为“1”状态时，梯形图中的线圈“通电”，通过背板总线接口和光电耦合器，使模块中对应的微型硬件继电器线圈通电，其常开触点闭合，使外部的负载工作。输出点为“0”状态时，梯形图中的线圈“断电”，输出模块中的微

型继电器的线圈也断电，其常开触点断开。

    晶体管型输出模块没有反极性保护措施，输出具有短路保护功能，适用于驱动电磁阀和直流接触器。

    继电器输出模块的额定负载电压范围较宽，直流可以为24～120V，交流可以为48～230V。继电器触点容量与负载电压有关，电压越高，触点容量越低。当电源切断后约200ms内电容器仍蓄有能量，在这段时间内用户程序还可以暂时使继电器动作。

    晶闸管输出模块上的红色LED用于指示故障或错误，当用于输出短路保护的熔断器熔断或负载电源一端(L1／N)没接时，可使LED变红。为了进行逻辑运算或者扩大输出功率，可以将同一组内的两个点并联输出。该模块适用于驱动交流电磁阀、接触器、电动机启动器和灯。

    数字量输出模块SM322有多种型号输出模块可供选择，常用的模块有8点晶体管输出、16点晶体管输出、32点晶体管输出、8点可控硅输出、16点可控硅输出、8点继电器输出和16点继电器输出。

    数字量输出模块SM322的技术特性如表2-7所示。模块的每个输出点有一个绿色发光二极管显示输出状态，输出逻辑“1”时，发光二极管点亮。

表2-7数字量输出模块SM322的技术特性

    在选择数字量输出模块时，应注意负载电压的种类和大小、工作频率和负载的类型（电阻性负载、电感性负载、机械负载或白炽灯）。除了每一点的输出电流外，还应注意每一组的输出电流。此外，因每个模块的端子共地情况不同，还要考虑现场输出信号负载回路的供电情况。例如，现场需要输出4点信号，但每点负载回路电源不同，此时选用8点继电器输出模块，如果选用别的模块，将增加模块的数量。

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