1、确定基准电位点相当重要

当S7 300现场模拟量模块的读数保持不变，无论如何调整都显示32767时，这种情况相当棘手。虽然大家都对模拟量模块很熟悉，但类似的问题仍然时有发生。就来讨论一下这个问题。

针对读数不变的问题，如果始终显示32767没有变化，实际上已经超出量程。如果值为0，那就需要注意模拟量是否存在问题，使用万用表测量现场信号并未超出范围。为什么会出现这两种现象呢？这是由于选择的参考电位不同所致。例如，如果现场传来的信号是5V，那么首先要问的是，基准点是多少伏？在10~15之间的电压也是5V，在-10~-5之间同样也是5V。如果测量端的基准电位是0V，那么就会出现测量问题，因此必须确保两端的电位相等。模拟量模块的基准电位点是MANA，所有的接线都与之相关。

2、隔离与非隔离问题系列

这里的隔离指的是模拟量模块的基准电位点MANA与地（也是PLC的数据地）之间的隔离。隔离模块的MANA与地M可以不连接，以MANA作为测量端的参考电位；非隔离模块的MANA与地M必须连接，这样地M就变成了MANA作为测量端的参考电位。隔离模块的好处在于可以避免共模干扰。如何知道模块是否是隔离模块，例如SM331模块，可以从模板规范中查到。在S7-300中，只有一款SM334（除了SM355）模块是非隔离的，此外，CPU31XC集成的模拟量也是非隔离的，它们的共同特点是模块的输出和输入共用M端。

同样，传感器也存在隔离与非隔离的问题。通常，非隔离传感器的电源负端与信号负端共用一个端子，例如传感器有三个端子L、M和S+，通过L、M端子为传感器供电，S+、M为信号输出，共用M端。判断传感器是否隔离好还是参考手册。隔离传感器的信号负端与地M可以不连接，以信号负端作为信号源端的参考电位。非隔离传感器的信号负端必须接地于源端，以源端的地作为信号的参考电位。

下面是如何确保测量端和信号源端电位相等的接线问题。在下面提供的连接图中所使用的缩写词和助记符的含义如下：

M +：测量导线（正）

M -：测量导线（负）

MANA：模拟量模块基准电位点

这里需要注意MANA，不同的接线方式都以MANA为参考基准电位。

M：接地端子

L +：24 VDC电源端子

UCM：MANA与模拟量输入通道之间或模拟量输入通道之间的电位差

UCM共模电压，有两种：

（1）不同输入信号负端的电位差，例如一个输入信号为3V，另一个输入信号也为3V，但它们的基准点电位可能不同，可能是1~4V或3~6V，那么它们之间的共模电压为2V。

（2）输入信号负端与MANA的电位差。

模块的UCM是造成模拟量值超出上限的主要原因。不同模块的UCM大值不同。

UISO：MANA和CPU的M端子之间的电位差

3、利用隔离模拟量模块连接独立的传感器

将隔离传感器与隔离模拟量信号相连如下图1所示：

图1连接隔离的传感器至隔离的模拟量输入模块

这一方法十分简便，均与地隔离，无需接地，但是输入信号（传感器）的负极若超过MANA的大电压限制UCM，比如SM331（6ES7331-7KF02-0AB0）为2.5 VDC，则需要将信号负极短接至MANA，否则可能发生超限问题。实地观察显示，几乎所有的超限问题都源于未连接信号负极至MANA。若UISO超过限制，例如75V DC，则需连接信号负极、MANA端以及接地端M，此时模块以大地M端作为参考电位，实际上不再隔离，这种情况相对罕见。

有些模块通道组之间是隔离的，无MANA，例如模块6ES7331-7NF10-0AB0，其接线如图2所示：

此时每个通道组（每组2通道）的M-即为MANA，输入通道组之间UCM大可达75VDC。

在完全隔离的情况下，只需将信号负极连接至MANA端即可（除2线制和电阻测量外）。每个模块接线图手册中均建议将MANA接地，我认为这是在接地良好、不会产生共模电压（例如单端接地）的情况下。

4、采用非隔离模拟量模块连接隔离传感器

现我将介绍采用非隔离模拟量模块连接隔离传感器的情形，模块的MANA与地M不隔离，因此必须连接MANA与地M，模拟量的参考点电位变为地M，典型接线如图3所示：

非隔离模块要求连接MANA与地M，例如模块SM334(6ES7334-0CE01-0AA0)，手册中强调必须连接。

5、运用隔离模拟量模块连接非隔离传感器

若传感器不隔离，则信号源端以传感器本地地为基准点电位，而模块隔离，以MANA点为测量基准电位，典型接线如图4所示：

由图4可见，非隔离传感器信号负极在源端接地，但若连接多个非隔离传感器且分布在不同地方（不同接地点），将变得复杂。各传感器信号负极可能存在共模电压UCM，为消除UCM，需将各信号负极在源端使用短且粗的导线进行等电位连接，由于模块的MANA和信号源端地可能存在电位差，还需将MANA与源端地进行等电位连接。此时不能在模块处进行短接，否则无法消除UCM。若工厂接地不佳，好还是采用隔离传感器。

6、采用非隔离模拟量模块连接非隔离传感器

若使用非隔离模拟量连接非隔离传感器，则需将所有点接地并进行等电位处理，典型接线如图5所示：

从图5可见，根据隔离与非隔离的要求，模块不隔离，必须连接MANA与地M，传感器不隔离则需连接信号负极至本地地，这样一边以信号源地作为基准点，一边以模块地M作为基准点，为消除两者之间的电位差（共模电压UCM），需使用足够粗的导线进行等电位连接。

如果整个工厂建立了一个等电位的接地系统，使用非隔离的仪表和模块就相对简单，只需将MANA连接到本地地M即可，因为每个地点都具有相同的电位。但通常情况下，实际情况往往与期望相反。由于非隔离仪表的价格较为便宜，它们通常被应用在接地不良的地方，更别提接地网和等电位连接了。如果不采取措施来确保等电位，肯定会出现问题。使用万用表进行测量时，由于万用表与地隔离，共模电压UCM的大值可能会有所不同，这与模块的情况不同。因此，建议使用隔离的传感器和模块。

经过一系列的讨论，终的结论是模拟量接线的各种方式都汇聚在一个要点上，即信号源端与测量端必须保持等电位。

在这里，我觉得有必要再扩展一下，利用这个原则也同样可以解决数字量接线问题。下面是我在现场遇到的一个问题，如图6所示，CPU与I/O的供电是分开的，I/O是一个非隔离模块。当现场给出信号时，但是I/O模块的输入指示灯没有亮起，在CPU中也无法读取。使用万用表进行测量时，在端子上有24V电压。经检查，模块本身没有问题，但将两个电源PS的M端短接后，就可以检测到输入信号，这也是由于参考点电位不同造成的。希望这个小提示能帮助大家解决现场模拟量接线的问题。