西門子6AU1230-2AA01-0AA0

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***備件*** SIMOTION C230-2 可編程 運動控制器 針對 PROFIBUS，模擬和 步進驅動 機載外圍設備 18DI/8DO

S7-200模擬量模塊系列

模擬信號是指在一定范圍內連續的信號（如電壓、電流)，這個“一定范圍”可以理解為模擬量的有效量程。在使用S7-200模擬量時，需要注意信號量程范圍，撥碼開關設置，模塊規范接線，指示燈狀態等信息。

本文中，我們按照S7-200模擬量模塊類型進行分類介紹：

1.AI 模擬量輸入模塊?

2.AO模擬量輸出模塊?

3.AI/AO模擬量輸入輸出模塊

4.常見問題分析

首先，請參見“S7-200模擬量全系列總覽表”，初步了解S7-200模擬量系列的基本信息，具體內容請參見下文詳細說明：

AI 模擬量輸入模塊

A. 普通模擬量輸入模塊：

如果，傳感器輸出的模擬量是電壓或電流信號（如±10V或0~20mA），可以選用普通的模擬量輸入模塊，通過撥碼開關設置來選擇輸入信號量程。注意：按照規范接線，盡量依據模塊上的通道順序使用（A->D），且未接信號的通道應短接。具體請參看《S7-200可編程控制器系統手冊》的附錄A-模擬量模塊介紹。

4AI EM231模塊：

首先，模擬量輸入模塊可以通過設置撥碼開關來選擇信號量程。開關的設置應用于整個模塊，一個模塊只能設置為一種測量范圍，且開關設置只有在重新上電后才能生效。也就是說，撥碼設置一經確定后，這4個通道的量程也就確定了。如下表所示：

注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的撥碼開關設置是一樣的，也就是說，當撥碼開關設置為這種時，輸入通道的信號量程，可以是0~5V，也可以是0~20mA。

8AI EM231模塊：

8AI的EM231模塊，第0->5通道只能用做電壓輸入，只有第6、7兩通道可以用做電流輸入，使用撥碼開關1、2對其進行設置：當sw1=ON，通道6用做電流輸入；sw2=ON時，通道7用做電流輸入。反之，若選擇為OFF，對應通道則為電壓輸入。

注：當第6、7道選擇為電流輸入時，第0->5通道只能輸入0-5V的電壓。

B. 測溫模擬量輸入模塊（熱電偶TC；熱電阻RTD）：

如果，傳感器是熱電阻或熱電偶，直接輸出信號接模擬量輸入，需要選擇特殊的測溫模塊。測溫模塊分為熱電阻模塊EM231RTD和熱電偶模塊EM231TC。注意：不同的信號應該連接至相對應的模塊，如：熱電阻信號應該使用EM231RTD，而不能使用EM231TC。且同一模塊的輸入類型應該*，如：Pt1000和Pt100不能同時應用在一個熱電阻模塊上。

熱電偶模塊TC： 

EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型熱電偶，不支持B型熱電偶。通過撥碼設置，模塊可以實現冷端補償，但仍然需要補償導線進行熱電偶的自由端補償。另外，該模塊具有斷線檢測功能，未用通道應當短接，或者并聯到旁邊的實際接線通道上。?

熱電阻模塊RTD：

熱電阻的阻值能夠隨著溫度的變化而變化，且阻值與溫度具有一定的數學關系，這種關系是電阻變化率α。RTD模塊的撥碼開關設置與α有關，如下圖所示，就算同是 Pt100，α值不同時撥碼開關的設置也不同。在選擇熱電阻時，請盡量弄清楚α參數，按 照對應的撥碼去設置。具體請參看《S7-200可編程控制器系統手冊》的附錄A-熱電偶和熱電阻擴展模塊介紹。

EM231 RTD模塊具有斷線檢測功能，未用通道不能懸空，接法方式如下：

（1）請將一個電阻按照與已用通道相同的接線方式連接到空的通道，注意：電阻的阻值必須和RTD的標稱值相同；

（2）將已經接好的那一路熱電阻的所有引線，一一對應連接到空的通道上。

因為熱電阻分2線制、3線制、4線制，所以RTD模塊與熱電阻的接線有3種方式，如圖所示。其中，精度高的是4線連接，精度低的是2線連接。

提示：

（1）. 在STEP7 Micor/WIN軟件中（S7-200的編程軟件），對于模擬量輸入通道設有軟件濾波功能，如圖所示，具體請參見《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->系統塊-模擬量濾波。

但是，在系統塊中設置模擬量通道濾波時，RTD和TC模塊占用的模擬量通道，應禁止濾波功能。

（2） EM231 TC和RTD模塊上，均有24V電源指示燈和SF故障指示燈。如圖所示：（a）若24V電源指示燈=OFF，則說明該模塊沒有24V工作電源；（b）若SF紅燈閃爍，原因可能是：模塊內部軟件檢測出外接斷線，或者輸入超出范圍。

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注：具體請參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->EM231 RTD/EM231 TC。

AO模擬量輸出模塊

S7-200的擴展模塊里，分別有2路、4路的模擬量輸出模塊EM232。根據接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號類型，電壓：±10V，電流：0~20mA（4~20mA）。

AI/AO模擬量輸入輸出模塊

(A) CPU模塊本體集成的2路AI和1路AO

S7-200只有CPU 224XP和CPU224XPsi，本體集成有模擬量通道。其中，2路AI是：電壓信號±10V，1路AO是：電壓信號0~10V；或者電流信號0~20mA(4~20mA)，輸出信號類型可以通過硬件接線來選擇。

(B) EM235模擬量輸入輸出模塊

EM235模塊有4路AI和1路AO。通過撥碼開關設置來選擇4路AI通道的輸入信號程，如下表所示，這個模塊可以測量毫伏級（mV）的信號；1路AO是：電壓信號 ±10V；或電流信號0~20mA（4~20mA），可以根據硬件接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號類型。

注：模塊上的電位計是用來調節輸入信號和轉換數值的放大關系，在模塊出廠時已經設置好了，如無需要，請不要隨意更改。

常見問題分析

A．模擬量輸入與數字量的對應關系：

模擬量信號（0~10V，0~5V或0~20mA）在S7-200 CPU內部用0~32000的數值表示（注：4~20mA對應6400~32000），這兩者之間有一定的數學關系，如圖所示：

B．模擬量模塊的硬件接線介紹

（1）CPU 224 XP集成有2路電壓輸入，接線方法見a：分別為A+和M、B+和M，此時只能輸入±10V 電壓信號。

CPU 224XP還集成有1路模擬量輸出信號。電流輸出如圖b，將負載接在I和M端子之間；電壓輸出如圖c，將負載接在V和M端子之間。

（2）模擬量輸入的接線方式

以4AI EM231模塊為例，分別介紹電壓、電流型輸入信號的接線方式，如圖所示。注意：此接線圖是一個示意圖，表述的是不同的接線方式，并不是指該模塊只有A通道可以接入電壓，B通道必須懸空，C和D通道只能接入電流。

當您的信號為電壓輸入時可以參考接線方法a，以此類推。

方式a. 電壓輸入方式：信號正接A+；信號負接A-；

方式b. 未用通道接法（不要懸空）：未用通道需短接，如B+和B-短接；

方式c. 電流輸入方式（四線制）：信號正接C+，同時C+與RC短接；信號負接C-，同時C-和模塊的M端短接。

方式d. 電流輸入方式（兩線制）：信號線接D+，同時D+與RD短接；電源M端接D-，同時和模塊的M端短接。

注：具體請參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->模擬量模塊接線。

（3）電流型信號輸入接線方式

電流型信號的接線方式，分為四線制、三線制、二線制接法。這里討論的“幾線制”，是以傳感器或儀表變送器是否需要外供電源來區別的，而并不是指EM231模塊需要幾根信號線，或該變送器的信號線輸出。

a. 四線制-電流型信號的接法：

四線制信號是指信號設備本身外接供電電源，同時有信號+、信號-兩根信號線輸出。供電電源可有220VAC或24VDC，接線如圖所示：

b. 三線制-電流型信號的接法：

三線制信號是指信號設備本身外接供電電源，只有一根信號線輸出，該信號線與電源線共用公共端，通常情況是共負端的。接線如圖所示：

注：若設備的24VDC供電電源與EM231模塊的供電電源不是同一個電源，那么，需要將模塊的M端與該通道的負端引腳短接（如，M和C-短接）。這是為了使模塊與測量通道工作在同一的參考電壓，也就是等電位。下面的二線制接法同理。

c. 二線制-電流型信號的接法：

二線制信號是指信號設備本身只有兩根外接線，設備的工作電源由信號線提供，即其中一根線接電源，另一根線是信號輸出。接線如圖所示：

C．224XP本體集成的AI，能否接電流信號0~20mA？

1、概述
優化電機功能可以在項目配置中選擇，配置結束后通過施加使能命令開始優化；也可以在項目配置結束后，通過專家參數方式完成。

> 如有必要需對變頻器先進行參數工廠復位（P0010=30、P0970=1）。

優化順序:
1).完成項目配置并依照電機銘牌正確輸入電機額定數據及編碼器類型
2).執行電機數據計算P340
3).電機數據靜態辨識P1910
4).依照實際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能調整速度環參數（調試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
5).電機數據及控制數據動態優化P1960

電機優化條件：電機冷態，抱閘沒有閉合、有效措施確保機械系統無危險

2、優化過程

a.電機數據計算
P340是基于電機銘牌數據的計算（定/轉子阻抗感抗等）該過程不必使能變頻器。計算結束后P340自動恢復為0。

b.電機數據靜態辨識
P1910用于電機數據靜態辨識，該過程需要使能變頻器。辨識過程中
1. 變頻器有輸出電壓，輸出電流，
2. 電機可能轉動大210?

P1910 = -3 接受識別結果
P1910 = -2 辨識過程中，若變頻器發現編碼器反向則報故障F07933，此時應檢查電機或編碼器方向若正確則設定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機接線并重新執行辨識過程。
P1910 = -1數據辨識但不接受
P1910 = 0 禁止數據辨識
P1910 = 1 數據辨識并接受辨識結果

P1910=1 將計算：定子冷態阻抗P350、轉子冷態阻抗P354、定子漏感P356、轉子漏感P358、主電感P360。

電機數據靜態辨識步驟：
i. 設P1910=1
ii. 使能 ON/OFF1
辨識結束后P1910自動恢復為0

速度環動態特性的優化:
依照實際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能優化速度P1460/P1470、P1662/P1472（調試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）

c.電機數據動態辨識
電機數據動態辨識由P1959 + P1960配合使用

出廠默認值P1959. 1、2、5、6、7、9、10 都已激活
P1960 = -3 接受識別結果
P1960 = -2 辨識過程中，若變頻器發現編碼器反向則報故障F07933，此時應檢查電機或編碼器方向若正確則設定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機接線并重新執行辨識過程。
P1960 = -1數據辨識但不接受
P1960 = 0 禁止數據辨識
P1960 = 1 數據辨識并接受辨識結果

電機數據動態辨識，需要使能變頻器。辨識過程將完成：
? 計算磁化曲線
? 計算系統轉動慣量與電機轉動慣量比例（P342）等

動態辨識步驟：

1. 電機空載以精確計算電機動態數據（如電機的轉動慣量等）。

2. 電機帶載優化，帶載后系統總的轉動慣量等發生變化需執行p1959=4, P1960=1以完成動態優化。

3. 如果項目配置時選擇了擴展的給定通道（Extended Setpoint）斜坡函數發生器有效，建議在做空載優化時通過設置P1958=0 取消（P1958僅在電機數據動態辨識時有效），同時不要使用旋轉方向禁止功能P1959.14=1、P1959.15=1。

4. 若電機帶載后需要測試系統轉動慣量，則需根據負載及機械設備的實際情況設定斜坡上升下降時間P1958≠0，然后執行P1960=1、P1958=4，優化過程中只有電流及速度限幅有效。

5. 選擇優化項目

• 設P1960+P1959
• 使能 ON/OFF1

電機辨識過程中電機會加速至大轉速，優化過程中只有大電流P640和大轉速P1082有效，辨識結束后P1960自動恢復為0。

注：若機械系統沒有條件執行電機空載優化，可直接進行帶載優化，此時必須考慮機械條件限制如：
機械負載慣性
機械強度
運動速度
位移的限制等
對于前三種情況（機械負載慣性、機械強度、運動速度）可適當調整P1958、P640、P1082，通過使用斜坡上升/下降時間、速度限制、電流限制來減少機械承受的壓力做輔助保護。
對于第四種情況（機械位置有限制）則好不做動態優化或可通過P1959.14和P1959.15做限位。

優化完成后必須存儲參數到CF卡上：
可通過STARTER調試軟件執行 copy RAM to ROM或設定參數P971=1、P977=1

S120驅動第三方伺服電機必要的電機數據：
P305、P311、P314、P316、P322、P323、P400、P341、P350、P353、P356