西门子6AU1230-2AA01-0AA0

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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： 

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一致，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，精度较高的是4线连接，精度较低的是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。 

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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？ 

1、概述
优化电机功能可以在项目配置中选择，配置结束后通过施加使能命令开始优化；也可以在项目配置结束后，通过*参数方式完成。

> 如有必要需对变频器先进行参数工厂复位（P0010=30、P0970=1）。

优化顺序:
1).完成项目配置并依照电机铭牌正确输入电机额定数据及编码器类型
2).执行电机数据计算P340
3).电机数据静态辨识P1910
4).依照实际工艺要求使用STARTER 中的Trace 功能调整速度环参数（调试方法参照《SINAMICS S120 快速入门》）
5).电机数据及控制数据动态优化P1960

电机优化条件：电机冷态，抱闸没有闭合、有效措施确保机械系统无危险

2、优化过程

a.电机数据计算
P340是基于电机铭牌数据的计算（定/转子阻抗感抗等）该过程不必使能变频器。计算结束后P340自动恢复为0。

b.电机数据静态辨识
P1910用于电机数据静态辨识，该过程需要使能变频器。辨识过程中
1. 变频器有输出电压，输出电流，
2. 电机可能转动较大210?

P1910 = -3 接受识别结果
P1910 = -2 辨识过程中，若变频器发现编码器反向则报故障F07933，此时应检查电机或编码器方向若正确则设定P1910= -2接受正确方向。若不正确则需修改电机接线并重新执行辨识过程。
P1910 = -1数据辨识但不接受
P1910 = 0 禁止数据辨识
P1910 = 1 数据辨识并接受辨识结果

P1910=1 将计算：定子冷态阻抗P350、转子冷态阻抗P354、定子漏感P356、转子漏感P358、主电感P360。

电机数据静态辨识步骤：
i. 设P1910=1
ii. 使能 ON/OFF1
辨识结束后P1910自动恢复为0

速度环动态特性的优化:
依照实际工艺要求使用STARTER 中的Trace 功能优化速度P1460/P1470、P1662/P1472（调试方法参照《SINAMICS S120 快速入门》）

c.电机数据动态辨识
电机数据动态辨识由P1959 + P1960配合使用

出厂默认值P1959. 1、2、5、6、7、9、10 都已激活
P1960 = -3 接受识别结果
P1960 = -2 辨识过程中，若变频器发现编码器反向则报故障F07933，此时应检查电机或编码器方向若正确则设定P1910= -2接受正确方向。若不正确则需修改电机接线并重新执行辨识过程。
P1960 = -1数据辨识但不接受
P1960 = 0 禁止数据辨识
P1960 = 1 数据辨识并接受辨识结果

电机数据动态辨识，需要使能变频器。辨识过程将完成：
? 计算磁化曲线
? 计算系统转动惯量与电机转动惯量比例（P342）等

动态辨识步骤：

1. 电机空载以精确计算电机动态数据（如电机的转动惯量等）。

2. 电机带载优化，带载后系统总的转动惯量等发生变化需执行p1959=4, P1960=1以完成动态优化。

3. 如果项目配置时选择了扩展的给定通道（Extended Setpoint）斜坡函数发生器有效，建议在做空载优化时通过设置P1958=0 取消（P1958仅在电机数据动态辨识时有效），同时不要使用旋转方向禁止功能P1959.14=1、P1959.15=1。

4. 若电机带载后需要测试系统转动惯量，则需根据负载及机械设备的实际情况设定斜坡上升下降时间P1958≠0，然后执行P1960=1、P1958=4，优化过程中只有电流及速度限幅有效。

5. 选择优化项目

• 设P1960+P1959
• 使能 ON/OFF1

电机辨识过程中电机会加速至较大转速，优化过程中只有较大电流P640和较大转速P1082有效，辨识结束后P1960自动恢复为0。

注：若机械系统没有条件执行电机空载优化，可直接进行带载优化，此时必须考虑机械条件限制如：
机械负载惯性
机械强度
运动速度
位移的限制等
对于**种情况（机械负载惯性、机械强度、运动速度）可适当调整P1958、P640、P1082，通过使用斜坡上升/下降时间、速度限制、电流限制来减少机械承受的压力做辅助保护。
对于*四种情况（机械位置有限制）则较好不做动态优化或可通过P1959.14和P1959.15做限位。

优化完成后必须存储参数到CF卡上：
可通过STARTER调试软件执行 copy RAM to ROM或设定参数P971=1、P977=1

S120驱动第三方伺服电机必要的电机数据：
P305、P311、P314、P316、P322、P323、P400、P341、P350、P353、P356