西门子S7-300 PLC基础与应用最新课件-第8章 模拟量控制
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T PQW 320 :
日期：2020/10/20
页码： 2
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题1 PLC如何采集并处理物理量？
在生产过程中都存在着大量物理量（如：温度、压力、 流量、液位、速度、pH值、粘度等），为了实现对这些 物理量的控制，需先经测量传感器将物理量变换为电量 （如：电压、电流、电阻、电荷等），再经测量变送器 将测量结果（电量）转换成标准的模拟量电信号（如： ±500mV、±10V、±20mA、4～20mA等），然后再 将标准的模拟量电信号送入模拟量输入模块（AI）进行 A/D转换，变换成CPU所能接受的二进制电平信号并送 入CPU进行存储和数据处理。
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 8/8
为模拟量输入模块接线
端子1：L+ 模块的电源
端子2：M+ 2线制电流变送器1
端子3：M- 2线制电流变送器1
端子4与5： 连接1.5～3.3 kΩ的电阻器
端子6：M+ 4线制电流变送器2
端子7：M- 4线制电流变送器2
日期：2020/10/20
页码： 25
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 5/12
可以有3种方法连接电阻温度计： ➢4线制连接 ➢3线制连接 ➢2线制连接
对于4线制连接和3线制连接，模块通过端子Ic+和 Ic-提供恒定电流，这样可以在测量电路的电压突降时 给予补偿。此时必须将恒定电流电缆直接连接到电阻 温度计上。
日期：2020/10/20
页码： 3
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题2 PLC如何调节、控制物理量？
经PLC运算程序加工处理后二进制电平信号需送入模 拟量输出模块（AO）进行D/A转换，将二进制电平信号 变换为模拟量电信号，然后用模拟量电信号再驱动相应 的执行器（如：加热器、电磁调节阀等），最终实现对 物理量的调节与控制。
日期：2020/10/20
页码： 22
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 2/12
日期：2020/10/20
页码： 23
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 3/12
t
热敏电阻
电阻温度计的4线制连接
日期：2020/10/20
页码： 11
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
在使用模拟量输入模块时，根据测量方法的不同， 可以将电压、电流或电阻等不同类型的传感器连接 到模拟量输入模块。为了减少电子干扰，对于模拟 信号应使用屏蔽双绞电缆。模拟信号电缆的屏蔽层 应该两端接地。如果电缆两端存在电位差，将会在 屏蔽层中产生等电势耦合电流，造成对模拟信号的 干扰，在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一点接 地。
端子8：M+ 4线制电流变送器3
端子9：M- 4线制电流变送器3
端子10：Comp 连接到M
端子11：Mana 连接到M
端子12
与端子19短路并与Mana连
接
端子20：M
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 1/12
日期：2020/10/20
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西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
问题：如何调节量程卡？ 3/5
模拟量的处理
日期：2020/10/20
页码： 9
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第8章 模拟量控制
问题：如何调节量程卡？ 4/5
模拟量的处理
日期：2020/10/20
页码： 10
➢ 通过使用STEP7软件或量程卡可以设置模拟量模块的 测量方法和测量范围。
日期：2020/10/20
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第8章 模拟量控制
问题：如何调节量程卡？ 1/5
一般模拟量输入模 块的每个通道组有1 个量程卡，每个量程 卡 可 设 置 为 “ A” 、 “ B” 、 “ C” 、 “D”4个位置，缺省 位置为“B”，即电压 测量位置。
本实例任务，将带有±5V电压测量变送器的传感器连接 到通道组CH0、1的输入0上。
要连接三个PT100型电阻温度计，每个PT100都需要一 个完整的通道组(CH2、3/CH4、5/CH6、7)。
因此通道组CH0、1 的第一个量程卡应设置到位置B （缺省设置）。将其它量程卡设置到位置A。
日期：2020/10/20
日期：2020/10/20
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模拟量的处理
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第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题：如何调节量程卡？ 2/5
“A”→热电阻、热电偶测量，测量值通常为毫伏信号， 测量范围为±1000mV；
“B”→电压测量，测量范围为±10V； “C”→四线制变送器测量，传感器电源线与信号线 分开，测量范围为4～20mA； “D”→二线制变送器测量，传感器电源线与信号线 共用，传感器的电源通过模拟量输入模块供给，测量 范围为4～20mA。
➢ 可编程诊断中断；
➢ 带有限制报警的两个通道（仅通道 0
和通道 2 可组态）；
➢ 与背板总ຫໍສະໝຸດ Baidu电隔离；
➢ 与负载电压电隔离（至少将一个模块
设置到位置 D）。
日期：2020/10/20
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 3/8
注意：当使用 2 线制变送器时，模块（至少一个量程 卡被设置到位置 D）中所有通道都将失去与负载电压 的电隔离。
日期：2020/10/20
页码： 17
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 5/8
2线制电流变送器的接线
压力传感器 P 压力传感器 P
L+ M
2线制 + 变送器 -
2线制 + 变送器 -
光电隔离
M+ M-
ADC M+ M-
光电隔离 逻辑 背板总线
M ANA
这种类型变送器由模拟输入模块供电。
日期：2020/10/20
页码： 18
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 6/8 4线制电流变送器的接线
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 2/8
➢ 4个通道组中8个输入（每个组具有2个 同类型的输入）；
SM331 AI8x12Bit模拟模 块的特性
➢ 每个通道组的测量精度均可调整；
➢ 每个通道组的用户定义测量模式：电
压、电流、电阻、温度；
压力传感器 P 压力传感器 P
L+ M
+ -
4线制 变送器 +
-
L+ M
光电隔离
M+ M-
ADC M+ M-
光电隔离 逻辑 背板总线
M ANA
这种类型变送器直接由电源供电。
日期：2020/10/20
页码： 19
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 7/8 为模拟量输入模块接线
分析：需要故障诊断功能，并希望两个传感器可以 触发硬件中断。
可使用模拟量输入模块 SM331, AI8x12Bit（订货 号：6ES7 331-7KF02-0AB0）。该模块具有诊断和 硬件中断功能，且最多可处理 8 个模拟量输入（4～ 20mA；PT 100；热电偶）。
日期：2020/10/20
页码： 14
说明：与2线制测量相比，使用3线制或4线制元件 补偿测量返回的结果更加精确。
日期：2020/10/20
页码： 26
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 6/12
在 M+ 和 M- 的 连 接 处 ， 可 以 L+ 测量电阻温度 M 计产生的电压。
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题：如何调节量程卡？ 5/5
•对于一些模块，几个通道组合在一起构成一个通道组 共用一套A/D转换电路，此时量程卡的设置是针对整 个通道组的设置。
•在STEP7中，对模拟量模块进行参数化设置时，所选 测量传感器类型必须与模块上量程卡设定的类型相匹 配，否则，模块上的SF指示灯将指示模块故障。
日期：2020/10/20
页码： 4
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
1.模拟量输入通道的量程调节
2.模拟量输入模块的接线
3.模拟量输出模块的接线
4.模拟量模块的系统默认地址
5.模拟量的表达方式及测量值的分辨率
6.在不同测量范围下模拟量的表达方式
7.模拟量的规范化读入
页码： 24
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 4/12 电压测量变送器的连接
采用隔离连接
电压变 送器
背板 总线
如果要在EMC干扰极强的地区使用SM331模块，则应将M-与 Mana连接起来。这样，输入和Mana参考电位之间的电位差就不 会超出允许值。
第8章 模拟量控制
模拟量的控制
8
1 模拟量的处理 2 技能训练 搅拌器控制
日期：2020/10/20
页码： 1
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第8章 模拟量控制
模拟量的处理
生产过程
物理量
标准的 模拟信号
传感器
• 压力 • 温度 • 流量 • 速度 • pH 值 • 粘性 •等
变送器
± 500mV ± 1V ± 5V ± 10V ± 20mA 4...20mA 等
日期：2020/10/20
页码： 16
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 4/8
4～20mA的2线制变送器 将连接到输入0上的通道组1。 因此，第1个量程卡应设置到 位置D。
4线制变送器将连接到输入 2和3上的通道组2。因此，第 2个量程卡应设置到位置C。
日期：2020/10/20
页码： 12
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
日期：2020/10/20
页码： 13
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 1/8
示例：将三个模拟量输入连接到PLC工作站。其中一 个模拟量输入具有 2 线制电流变送器，另外两个共享 一个 4 线制电流变送器。
模拟量输入模块的接线包括以下任务： ➢连接电源（红色电缆） ➢连接2线制电流变送器（绿色电缆） ➢不使用的通道用电阻器端接 ➢连接4线制电流变送器（绿色电缆） ➢连接4线制电流变送器（绿色电缆） ➢接地并短路其它不使用的通道（蓝色电缆）
日期：2020/10/20
页码： 20
西门子S7-300 PLC 基础与应用
物理量
模拟 执行器
模拟量输入模板
MR 模块
ADC
结果 存储器
PIW ... PIW ... ::: PIW ...
模拟量输出模板
DAC
PQW ... PQW ... ::: PQW ...
CPU
: : : : : : L PIW 304
......................................
示例：连接一个压力传感器，已连接到电压测量变 送器 (±5V)； 三个电阻温度计，PT100 型。
分析：这些传感器启动故障诊断和硬件中断。 可使用模拟量输入模块 SM331, AI8x12Bit（订货 号：6ES7 331-7KF02-0AB0）。该模块具有诊断和 硬件中断功能，且最多可处理 8 个模拟量输入（4～ 20mA；PT 100；热电偶）。
8.模拟量的规范化输出
日期：2020/10/20
页码： 5
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第8章 模拟量控制
模拟量的处理
1. 模拟量输入通道的量程调节
每个模拟量输入模块（AI）都有2～8模拟量输入通道， 在使用之前必须对所使用的模拟量输入模块进行相关设 置：
➢ 通过模拟量输入模块内部的跳线，同一个模拟量输入 模块每个通道组间可以连接不同类型的传感器；
日期：2020/10/20
页码： 2
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题1 PLC如何采集并处理物理量？
在生产过程中都存在着大量物理量（如：温度、压力、 流量、液位、速度、pH值、粘度等），为了实现对这些 物理量的控制，需先经测量传感器将物理量变换为电量 （如：电压、电流、电阻、电荷等），再经测量变送器 将测量结果（电量）转换成标准的模拟量电信号（如： ±500mV、±10V、±20mA、4～20mA等），然后再 将标准的模拟量电信号送入模拟量输入模块（AI）进行 A/D转换，变换成CPU所能接受的二进制电平信号并送 入CPU进行存储和数据处理。
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 8/8
为模拟量输入模块接线
端子1：L+ 模块的电源
端子2：M+ 2线制电流变送器1
端子3：M- 2线制电流变送器1
端子4与5： 连接1.5～3.3 kΩ的电阻器
端子6：M+ 4线制电流变送器2
端子7：M- 4线制电流变送器2
日期：2020/10/20
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 5/12
可以有3种方法连接电阻温度计： ➢4线制连接 ➢3线制连接 ➢2线制连接
对于4线制连接和3线制连接，模块通过端子Ic+和 Ic-提供恒定电流，这样可以在测量电路的电压突降时 给予补偿。此时必须将恒定电流电缆直接连接到电阻 温度计上。
日期：2020/10/20
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第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题2 PLC如何调节、控制物理量？
经PLC运算程序加工处理后二进制电平信号需送入模 拟量输出模块（AO）进行D/A转换，将二进制电平信号 变换为模拟量电信号，然后用模拟量电信号再驱动相应 的执行器（如：加热器、电磁调节阀等），最终实现对 物理量的调节与控制。
日期：2020/10/20
页码： 22
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 2/12
日期：2020/10/20
页码： 23
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 3/12
t
热敏电阻
电阻温度计的4线制连接
日期：2020/10/20
页码： 11
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
在使用模拟量输入模块时，根据测量方法的不同， 可以将电压、电流或电阻等不同类型的传感器连接 到模拟量输入模块。为了减少电子干扰，对于模拟 信号应使用屏蔽双绞电缆。模拟信号电缆的屏蔽层 应该两端接地。如果电缆两端存在电位差，将会在 屏蔽层中产生等电势耦合电流，造成对模拟信号的 干扰，在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一点接 地。
端子8：M+ 4线制电流变送器3
端子9：M- 4线制电流变送器3
端子10：Comp 连接到M
端子11：Mana 连接到M
端子12
与端子19短路并与Mana连
接
端子20：M
日期：2020/10/20
页码： 21
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 1/12
日期：2020/10/20
页码： 8
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
问题：如何调节量程卡？ 3/5
模拟量的处理
日期：2020/10/20
页码： 9
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
问题：如何调节量程卡？ 4/5
模拟量的处理
日期：2020/10/20
页码： 10
➢ 通过使用STEP7软件或量程卡可以设置模拟量模块的 测量方法和测量范围。
日期：2020/10/20
页码： 6
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
问题：如何调节量程卡？ 1/5
一般模拟量输入模 块的每个通道组有1 个量程卡，每个量程 卡 可 设 置 为 “ A” 、 “ B” 、 “ C” 、 “D”4个位置，缺省 位置为“B”，即电压 测量位置。
本实例任务，将带有±5V电压测量变送器的传感器连接 到通道组CH0、1的输入0上。
要连接三个PT100型电阻温度计，每个PT100都需要一 个完整的通道组(CH2、3/CH4、5/CH6、7)。
因此通道组CH0、1 的第一个量程卡应设置到位置B （缺省设置）。将其它量程卡设置到位置A。
日期：2020/10/20
日期：2020/10/20
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模拟量的处理
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题：如何调节量程卡？ 2/5
“A”→热电阻、热电偶测量，测量值通常为毫伏信号， 测量范围为±1000mV；
“B”→电压测量，测量范围为±10V； “C”→四线制变送器测量，传感器电源线与信号线 分开，测量范围为4～20mA； “D”→二线制变送器测量，传感器电源线与信号线 共用，传感器的电源通过模拟量输入模块供给，测量 范围为4～20mA。
➢ 可编程诊断中断；
➢ 带有限制报警的两个通道（仅通道 0
和通道 2 可组态）；
➢ 与背板总ຫໍສະໝຸດ Baidu电隔离；
➢ 与负载电压电隔离（至少将一个模块
设置到位置 D）。
日期：2020/10/20
页码： 15
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 3/8
注意：当使用 2 线制变送器时，模块（至少一个量程 卡被设置到位置 D）中所有通道都将失去与负载电压 的电隔离。
日期：2020/10/20
页码： 17
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 5/8
2线制电流变送器的接线
压力传感器 P 压力传感器 P
L+ M
2线制 + 变送器 -
2线制 + 变送器 -
光电隔离
M+ M-
ADC M+ M-
光电隔离 逻辑 背板总线
M ANA
这种类型变送器由模拟输入模块供电。
日期：2020/10/20
页码： 18
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 6/8 4线制电流变送器的接线
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 2/8
➢ 4个通道组中8个输入（每个组具有2个 同类型的输入）；
SM331 AI8x12Bit模拟模 块的特性
➢ 每个通道组的测量精度均可调整；
➢ 每个通道组的用户定义测量模式：电
压、电流、电阻、温度；
压力传感器 P 压力传感器 P
L+ M
+ -
4线制 变送器 +
-
L+ M
光电隔离
M+ M-
ADC M+ M-
光电隔离 逻辑 背板总线
M ANA
这种类型变送器直接由电源供电。
日期：2020/10/20
页码： 19
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 7/8 为模拟量输入模块接线
分析：需要故障诊断功能，并希望两个传感器可以 触发硬件中断。
可使用模拟量输入模块 SM331, AI8x12Bit（订货 号：6ES7 331-7KF02-0AB0）。该模块具有诊断和 硬件中断功能，且最多可处理 8 个模拟量输入（4～ 20mA；PT 100；热电偶）。
日期：2020/10/20
页码： 14
说明：与2线制测量相比，使用3线制或4线制元件 补偿测量返回的结果更加精确。
日期：2020/10/20
页码： 26
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 6/12
在 M+ 和 M- 的 连 接 处 ， 可 以 L+ 测量电阻温度 M 计产生的电压。
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
问题：如何调节量程卡？ 5/5
•对于一些模块，几个通道组合在一起构成一个通道组 共用一套A/D转换电路，此时量程卡的设置是针对整 个通道组的设置。
•在STEP7中，对模拟量模块进行参数化设置时，所选 测量传感器类型必须与模块上量程卡设定的类型相匹 配，否则，模块上的SF指示灯将指示模块故障。
日期：2020/10/20
页码： 4
西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
1.模拟量输入通道的量程调节
2.模拟量输入模块的接线
3.模拟量输出模块的接线
4.模拟量模块的系统默认地址
5.模拟量的表达方式及测量值的分辨率
6.在不同测量范围下模拟量的表达方式
7.模拟量的规范化读入
页码： 24
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 4/12 电压测量变送器的连接
采用隔离连接
电压变 送器
背板 总线
如果要在EMC干扰极强的地区使用SM331模块，则应将M-与 Mana连接起来。这样，输入和Mana参考电位之间的电位差就不 会超出允许值。
第8章 模拟量控制
模拟量的控制
8
1 模拟量的处理 2 技能训练 搅拌器控制
日期：2020/10/20
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第8章 模拟量控制
模拟量的处理
生产过程
物理量
标准的 模拟信号
传感器
• 压力 • 温度 • 流量 • 速度 • pH 值 • 粘性 •等
变送器
± 500mV ± 1V ± 5V ± 10V ± 20mA 4...20mA 等
日期：2020/10/20
页码： 16
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 4/8
4～20mA的2线制变送器 将连接到输入0上的通道组1。 因此，第1个量程卡应设置到 位置D。
4线制变送器将连接到输入 2和3上的通道组2。因此，第 2个量程卡应设置到位置C。
日期：2020/10/20
页码： 12
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
日期：2020/10/20
页码： 13
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第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题1：如何连接4~20mA传感器？ 1/8
示例：将三个模拟量输入连接到PLC工作站。其中一 个模拟量输入具有 2 线制电流变送器，另外两个共享 一个 4 线制电流变送器。
模拟量输入模块的接线包括以下任务： ➢连接电源（红色电缆） ➢连接2线制电流变送器（绿色电缆） ➢不使用的通道用电阻器端接 ➢连接4线制电流变送器（绿色电缆） ➢连接4线制电流变送器（绿色电缆） ➢接地并短路其它不使用的通道（蓝色电缆）
日期：2020/10/20
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物理量
模拟 执行器
模拟量输入模板
MR 模块
ADC
结果 存储器
PIW ... PIW ... ::: PIW ...
模拟量输出模板
DAC
PQW ... PQW ... ::: PQW ...
CPU
: : : : : : L PIW 304
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示例：连接一个压力传感器，已连接到电压测量变 送器 (±5V)； 三个电阻温度计，PT100 型。
分析：这些传感器启动故障诊断和硬件中断。 可使用模拟量输入模块 SM331, AI8x12Bit（订货 号：6ES7 331-7KF02-0AB0）。该模块具有诊断和 硬件中断功能，且最多可处理 8 个模拟量输入（4～ 20mA；PT 100；热电偶）。
8.模拟量的规范化输出
日期：2020/10/20
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西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
1. 模拟量输入通道的量程调节
每个模拟量输入模块（AI）都有2～8模拟量输入通道， 在使用之前必须对所使用的模拟量输入模块进行相关设 置：
➢ 通过模拟量输入模块内部的跳线，同一个模拟量输入 模块每个通道组间可以连接不同类型的传感器；