S 模拟量模块详解

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：
¬AI 模拟量输入模块¬ 1.
¬ 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，第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，第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，精度最高的是4线连接，精度最低的是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，或者输入超出范围。

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通道的输入信号量程，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，如无需要，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？
首先，这两路模拟量输入通道可以接收±10V的电压信号，不能直接接收电流信
号。

若使用该通道接收电流信号，会有一定的风险，可能导致测量的不准确或模块的损
坏等等。

具体说明请点击查看
D．如何对 S7-200 的 CPU224XP 和扩展模块 EM 231, EM 232 及 EM 235 的模拟量值进行比例换算?
S7-200模拟量输入通道所采集的信号，是以0~32000中的数值表示，存储在AIW中。

也就是说，这个数值与实际的物理量之间，存在一定的比例换算关系。