卖西门子55千瓦变频器

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模拟量模块、信号板

信号类型

输入信号精度计算

先明确两个模拟量输入模块参数：

• 模拟量转换的分辨率
• 模拟量转换的精度（误差）

分辨率是 A/D 模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。S7-1200 模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的较小单位是满量程的 1/4096 。

数字化模拟值的表示方法及示例：

如上表所示，当转换精度小于16位时，相应的位左侧对齐，较小变化位为 16 - 该模板分辨率，未使用的较低位补 “ 0 ”。 如表中 12 位 分辨率的模板则是从 16 - 12 = 4，即低字节的*四位 bit 3 开始变化，为其较小变化单位  = 8 （红色图框所示） ，bit 0~bit 2 则补“ 0 ”（红色图框黄色背景所示）。则 12 位模板 A/D 模拟量转换芯片的转换精度为  /  = 1/4096 。

模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的最后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于 A/D 芯片的转换误差。

模拟量量程计算

可以使用STEP 7 Basic 指令列表 "Convert" 中的 “ SCALE_X ” 和 “ NORM_X ” 来转换模拟量值。

计算公式：

SCALE_X_OUT = [（NORM_X_VALUE - NORM_X_MIN）/（NORM_X_MAX - NORM_X_MIN）] * （SCALE_X_MAX - SCALE_X_MIN） + SCALE_X_MIN

一、测量值转换为工程量

如下图1 程序所示，为标准 0~20 mA 模拟量输入信号，对应 0 ~ 80 MPa 压力的量程换算示例

图 1.测量值转换为工程量示例

其中参数含义如下表1 所示：

表 1.

 注意：SM1231 新的模拟量模块(例如 6ES7 231-4HD32-0XB0)增加了 4~20 mA范围, 对于非标准信号例如电流通道接入 4 ~ 20 mA ，可以设置电流范围 0-20mA 或者 4-20mA, 如下图所示：

但是设置 0-20mA 或者 4-20mA 对应不同的量程范围和 NORM_X 通道测量值下限。如下表所示：

二、工程量转换为测量值

如下图2 程序所示，为标准 4~20 mA 模拟量输入信号，对应 0 ~ 80 MPa 压力的量程换算示例，同理需修正通道测量输出值下限 SCALE_X_LO_LIM 为 5530

图 2. 工程量转换为测量值

其中参数含义如下表2 所示：

表 2.

说明：工程量相关值取决于使用现场，是无法确定有效值的，一能确定的关系是工程量给定或输出值在工程量的下限值和上限值之间，在此不作过多表述。

CPU224 XP 高速I/O

S7-200 CPU支持6路高速数字量输入（CPU224/226）和两路高速数字量输出（用于PTO/PWM）。

新产品CPU224 XP高速输入中的两路支持更加高的速度。用作单相脉冲输入时，可以达到200KHz；用作双相90°正交脉冲输入时，速度可达100KHz。

CPU224 XP的两路高速数字量输出速率可以达到100KHz。

图1. CPU224 XP数字量接线

图中：

1. 高速输出点Q0.0和Q0.1与Q0.2 - Q0.4成组支持5 - 24VDC电压输出
2. 特高速输入点I0.3/I0.4/I0.5支持5 - 24VDC电压的源型或漏型输入；同组其他输入点电压可以仍然是24VDC，单要求两者的电源的公共端在1M处连接

CPU224 XP的高速数字量输入

除了其他高速输入端子外，CPU224 XP特有的高速输入端子为I0.3、I0.4、I0.5。

具体位置如图1所示。

这些特高速输入端可用作高速计数器输入端，如表1所示：

表1. CPU224 XP高速输入端子与计数器分配

根据上表可以看出：

• 要达到单相200KHz高速脉冲输入，可以使用HSC4和HSC5，分别输入到I0.3、I0.4
• 要实现双相90°正交高速脉冲输入，可以使用HSC4；此时HSC5因为I0.4被HSC4占用而不能使用
• HSC4可以工作在模式0、1、3、4、6、7、9、10
• HSC5可以工作在模式0

 支持特高速输入的I0.3、I0.4、I0.5可以接受5 - 24VDC信号；它们既可以用于高速脉冲输入，也可以用于普通输入信号。它们与本组输入点（I0.0 - I0.7）一起，支持源型和漏型输入。

CPU224 XP高速脉冲输出

CPU224 XP的高速脉冲输出Q0.0和Q0.1支持高达100KHz的频率。

 Q0.0和Q0.1支持5 - 24VDC输出。但是它们必须和Q0.2 - Q0.4一起成组输出相同的电压。

 高速输出只能用在CPU224 XP DC/DC/DC型号

常问问题

 CPU 224 XP 的高速计数器模式 12，是否可以计数 30 KHz 以上的脉冲？

CPU 224 XP 支持较多 100 KHz 的高速脉冲输出。S7-200 系列 CPU 只有高速计数器 HSC0, HSC3 能够被设置为模式 12，使用的输入端子为I0.0, I0.1，而不是特高速输入端子：I0.3、I0.4、I0.5。非特高速脉冲信号输入端由于硬件电路的限制（如光电耦合等）只能支持较高 30 KHz 的高速脉冲输入。

用户使用高速计数器模式 12 时不需要任何外部连线，Q0.0(Q0.1) 与 I0.0(I0.1) 通过集成电路内部关联，越过了外部信号处理电路，因此 HSC0(HSC1) 可以计 100KHz 或者更高频率的脉冲。用户在使用向导配置 S7-200 内部 PTO/PWM 操作时，勾选“使用高速计数器HSCx（模式12）自动计数线性 PTO 生成的脉冲”即可。

 CPU224 XP的高速输入（I0.3/4/5）是5VDC信号，其他输入点是否可以接24VDC信号？

可以。只需将两种信号供电电源的公共端都连接到1M端子。这两种信号必须同时为漏型或源型输入信号。

 CPU224 XP的高速输出点Q0.0和Q0.1接5V电源，其他点如Q0.2/3/4是否可以接24V电压？

不可以。必须成组连接相同的电压等级。

S7-200数字量接线

数字量输入接线

对于大多数输入来讲，都是24VDC输入，因为S7-200的数字量输入点内部为双向二级管，可以接成漏型（图1）或源型（图2），只要每一组接成一样就行。

只有6ES7221-1EF22-0XA0这一种型号可以接成交流输入（图3）

 对于数字量输入电路来说，关键是构成电流回路。输入点可以分组接不同的电源，这些电源之间没有联系也可以。

数字量输出接线

• 晶体管输出只能接成源型输出（图4），不能接成漏型，即输出为24V。
• 继电器输出是一组共用一个公共端的干节点，可以接交流或直流，电压等级较高到220V。例：可以接24V/110V/220V交直流信号。但要保证一组输出接同样的电压（一组共用一个公共端，如1L、2L）。对于弱小信号，如小于 5V 的信号，需要自己验证其输出的可靠性。
  继电器输出点接直流电源时，公共端接正或负都可以。
• 只有6ES7222-1EF22-0XA0为可控硅输出（图6），其中L端即可以接成110V也可以接成220V。

 对于数字量输出电路来说，关键是构成电流回路。输出点可以分组接不同的电源，这些电源之间没有联系也可以。

常问问题

 S7-200的高速输入、输出端子如何接线？

S7-200 CPU上的高速输入、输出端子，其接线与普通数字量I/O相同。但高速脉冲输出必须使用直流晶体管输出型的CPU（即DC/DC/DC型）。

 我的NPN/PNP输出的旋转编码器（和其他传感器），能否接到S7-200 CPU上？

都可以。S7-200 CPU和扩展模块上的数字量输入可以连接源型或漏型的传感器输出，连接时只要相应地改变公共端子的接法（是电源L＋连接到输入公共端、还是电源的M连接到公共端）。

 S7-200能否使用两线制的数字量（开关量）传感器？

可以，但必须保证传感器的静态工作电流（漏电流）小于1mA。西门子有相关的产品，如用于PLC的接近开关（BERO）等。详情请联系西门子产品的经销商。

 S7-200是否有输入、输出点可以复用的模块？

S7-200的数字量、模拟量输入/输出点不能复用（即既能当作输入，又能当作输出）。

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