1.确定参考电位点很重要最近,很多人咨询了模拟量模块,
现场反映的S7-300模拟量模块的读数没有变化,读数是32767。虽然模拟模块大家都很熟悉,但类似的问题往往会引起用户的反应。为此,小编特意请教了老师,老师总结了自己的经验。
关于无法读取值的问题,如果32767始终没有变化,实际上该值已经存在,但只是一个超量程。如果值为0,则注意模拟是否有问题,并且用万用表测量的现场信号不超过限制。为什么会出现这两种现象?这是因为选择的参考电位不同,例如来自现场的信号是5V,所以首先要问的是,参考点是什么?10~15是5V,-10~-5也是5V,如果测量端的参考点是0V,那么测量就会出现问题,所以一定要保证两端是等电位。模拟模块的参考电位是MANA,所有接线都与之相关。
2.隔离和非隔离问题系列
这里的隔离是指模拟模块的参考电位MANA与地(也是PLC的数据地)的隔离。隔离模块MANA与接地M可以不连接,以MANA作为测量端子的参考电位;非隔离模块 MANA 必须连接到接地 M,以便接地 M 成为 MANA 作为测量端子的参考电位。隔离模块的优点是可以避免共模干扰。如何知道模块是否是隔离模块,例如SM331模块,可以从模板规范中找到。S7-300中只有一个SM334(SM355除外)模块是非隔离的,集成模拟量也是非隔离的,共同的特点是模块的输出和输入共用M端子。
同样,传感器也存在隔离和非隔离的问题。通常非隔离传感器电源的负极端子与信号的负端共用一个端子,例如传感器有三个端子L,M和S+,它们通过L,M端子向传感器供电,S+,M是信号的输出,公共M端子。最好参考手册来确定传感器是否隔离。隔离传感器信号的负极端子可以不接地M,信号的负极端子作为信号源的参考电位。非隔离传感器信号的负极端子必须在源(设备)接地,源的接地作为信号的参考电位。
下面是如何保证测量端子和信号源端子是等电位接线的问题。下面建议的连接图中使用的缩写和助记符具有以下含义:
M+:测量线(正极)。
M-:测量线(负极)。
MANA:模拟模块参考电位
这里需要注意MANA,不同的布线方式使用MANA作为参考参考电位。
M:接地端子
L+: 24 VDC 电源端子
UCM:MANA与模拟输入通道之间或模拟输入通道之间的电位差
UCM共模电压,有两种类型:1)不同输入信号的
负极端子的电位差,例如一个输入信号是3V,另一个输入信号也是3V,但它们的参考点电位可能不同,可能是1~4V或3~6V,那么它们之间的共模电压是2V。
2)输入信号的负端与MANA之间的电位差。
模块的UCM是超过模拟值上限的主要原因。UCM 的最大值因模块而异。
UISO:MANA的M端和CPU之间的电位差
3. 使用隔离模拟模块连接隔离传感器
这隔离
式传感器与隔离模拟信号的连接图如图1所示
图1 将隔离式传感器连接到隔离式模拟量输入模块
这种方法是最简单的,两者都与地隔离,不需要接地,但输入信号(传感器)的负端和MANA电压超过了UCM的最大极限,例如SM331(-7KF02-0AB0)是2.5VDC,需要将信号的负端和MANA短路, 否则会出现超限问题。如果能当场检查,几乎所有的过帽问题都没有将信号的负极端子与MANA连接。如果UISO超过限制,例如75V DC,则需要连接信号的负端,MANA端子和接地端子M,并且模块很少使用接地M端子作为参考电位,实际上是非隔离使用的。有些模块彼此
隔离,没有MANA,比如模块-7NF10-0AB0,接线如图2所示:
此时,每个通道组
(每组2个通道)的M-为MANA,输入通道组之间的最大UCM为75VDC。
在隔离的情况下,将信号的负极端子连接到MANA端子就足够了(2线系统和电阻测量除外)。建议将手册中每个模块接线图中的MANA用于接地,我认为这是当接地良好且不产生共模电压(例如单端接地)时。
4. 使用非隔离模拟模块连接隔离传感器
这次我就讲一下使用非隔离模拟模块连接隔离传感器,模块的MANA和接地M不是隔离的,所以需要连接MANA和接地M,模拟参考点电位变成地M,典型接线如图3所示:
非隔离模块都需要MANA与接地M连接,如模块SM334(-0CE01-0AA0),强调必须在提示符中连接,以下是参考手册的提示部分。
5. 使用隔离模拟模块连接非隔离传感器
传感器是
未隔离,因此信号源以传感器的本地接地为参考。该模块是隔离的,并使用MANA点测量参考电位。典型接线如图4所示
从图4可以看出,非隔离传感器信号的负极端子在源头接地,但如果将多个非隔离传感器连接并分布在不同的地方(不同的接地点),则更加麻烦。每个传感器信号的负极端子都会有一个共模电压UCM,为了消除UCM,每个信号的负极端子在源端使用短而粗的导线连接等电位,因为模块的MANA与信号源的接地之间可能存在电位差, 并且 MANA 和源端的接地是等电位连接的。不能在模块上建立短连接,否则无法消除 UCM。
如果工厂接地不好楼宇自控扩展模块,最好使用隔离传感器。
6.使用非隔离
用于连接非隔离传感器的模拟模块如果非隔离模拟传感器
连接到非隔离传感器,则所有点都必须接地并等电位。典型接线如图5所示
从图5可以看出,根据隔离和非隔离的要求,模块不隔离,必须连接MANA和接地M,传感器不隔离,信号的负端需要连接到本地接地,这样一方面以信号源的接地为参考点,以
模块的接地M为参考点,为了消除两者之间的电位差(共模电压UCM),需要使用足够粗的导线进行等电位连接。
如果整个工厂都有等电位接地网,则使用非隔离仪表和模块更简单,只需要将MANA连接到本地接地M,因为每个点都是等电位。往往适得其反,因为非隔离仪器价格便宜,使用此类仪器的地方越多,接地通常都不好,更别说接地网和等电位连接了。如果不采取措施,一定有问题,必须保证等电位。可以使用万用表进行测量,因为万用表与地隔离,并且最大共模电压UCM也可能与模块不同,并且不在相同的条件下。建议使用隔离的传感器和模块。
说到一系列的接线方法,最后的结论是,几种模拟布线方式集中在一个点上,即信号源端和测量端必须等准。
说到这里,展开这个,利用这个原理也可以解决数字布线的问题。以下是现场遇到的一个问题,如图6所示,CPU与I/O的电源分离,I/O是非隔离模块,当信号在现场给出时,但I/O模块的输入灯不亮,在CPU中无法读出, 用万用表测量,端子上有24V电压。模块没有问题,通过短路两个电源PS的M端子可以检测输入信号,这也是参考点电位不同造成的。