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![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 更新时间 2024-09-06 08:50:00 价格 请来电询价 西门子 一级代理商 PLC触摸屏变频器 核心供应商 德国 总代理 联系电话 17838383235 联系手机 17838383235 联系人 徐嘉泉 立即询价 |
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。
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