S7-200主机模拟量扩展模块详解

当需要完成某些特殊功能的控制任务时，CPU主机可以连接扩展模块，利用这些扩展模块进一步完善CPU的功能。常用的扩展模块有两类，即模拟量扩展模块、特殊功能模块。模拟量扩展模块有模拟量输入扩展模块、模拟量输出扩展模块、模拟量输入/输出扩展模块，其型号与用途见表6.1-2。

表6.1-2 模拟量扩展模块型号及用途

1.模拟量输入模块

模拟量输入在过程控制中的应用很广，如常用的温度、压力、速度、流量、酸碱度、位移的各种工业检测都是对应于电压、电流的模拟量值，再通过一定运算（PID）后，控制生产过程达到一定的目的。模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，模拟量的输入信号为4～20mA的电流信号或1～5V、-10～10V、0～10V的直流电压信号。而PLC只能接收数字量信号，为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模-数（A-D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接收的数字信号。模拟量输入单元一般由滤波、A-D转换器、光耦合器隔离等组成，其原理框图如图6.1-1所示。

图6.1-2所示为EM231模拟量输入模块，其主要由滤波、A-D转换器、光耦合器隔离、内部电路组成。当输入信号通过滤波、运算放大器的放大和量程变换后，转换成A-D转换器能够接收的电压范围，经过A-D转换器后的数字量信号，再经光耦合器隔离后进入PLC的内部电路。根据A-D转换的分辨率不同，模拟量输入单元能提供8位、10位、12位或16位等精度的各种位数的数字量信号并传送给PLC以进行处理。

图6.1-1 模拟量输入单元原理框图

图6.1-2 EM231模拟量输入模块

2.模拟量输出模块

模拟量输出模块是将中央处理器的二进制数字信号转换成4～20mA的电流输出信号或0～10V、1～5V的电压输出信号，提供给执行机构，以满足生产过程现场连续信号的控制要求。模拟量输出单元一般由光耦合器隔离、D-A转换器和信号驱动等组成，其原理框图如图6.1-3所示。图6.1-4所示为EM232模拟量输出模块，其一般具有2路或4路模拟量输出通道。

图6.1-3 模拟量输出单元原理框图

3.模拟量输入/输出模块

图6.1-5所示为EM235模拟量输入/输出模块，其具有4路模拟量输入通道、1路模拟量输出通道。

(www.xing528.com)

图6.1-4 EM232模拟量输出模块

图6.1-5 EM235模拟量输入/输出模块

该模块的模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，技术参数也基本相同。电压输入范围有所不同，单极性为0～10V、0～5V、0～1V、0～500mV、0～100mV、0～50mV；双极性为±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mV、±250mV、±100mV、±50mV、±25mV。

该模块的模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块，技术参数也基本相同。

4.模拟量模块的接线

1）CPU224XP本身集成模拟量接线。CPU224XP本身集成有2路电压输入和1路模拟量输出，接线方法如图6.1-6所示。

2路电压输入接线分别为A+和M、B+和M，此时只能输入±10V电压信号。1路模拟量输出信号，如果是电流输出将负载接在I和M端子之间，如果是电压输出将负载接在V和M端子之间。

2）模拟量输入模块EM231、模拟量输出模块EM232和模拟量输入/输出模块EM235的应用接线图如图6.1-7所示。

图6.1-6 CPU224XP集成模拟量接线图

图6.1-7 接线图

图6.1-7 接线图（续）