模擬量接線問題迎刃而解（西門子工程師故事）

模擬量接線問題迎刃而解（一）：確定基準(zhǔn)電位點(diǎn)很重要今天，一個(gè)新來的熱線同事找我討論模擬量模塊的問題，他在熱線上遇到了一些麻煩，用戶打電話反映在現(xiàn)場(chǎng)的S7300模擬量模塊讀數(shù)不變化，怎么折騰都讀數(shù)是32767。盡管模擬量模塊大家都很熟悉，但是類似的問題還經(jīng)常有用戶反應(yīng)。翻了翻手邊的資料，似乎沒有系統(tǒng)講解這個(gè)問題的，于是把自己的經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)一下。既然是經(jīng)驗(yàn)，放在下載中心似乎不太合適，就放在自己的故事里吧。故事寫完，想必也會(huì)有個(gè)比較正式的版本放在下載中心。

在我看來，想解決這樣的問題，最根本的是要抓住一點(diǎn)。有的用戶可能迫不及待地想知道哪一點(diǎn)了，但是這一點(diǎn)涉及的知識(shí)面還是有些寬。平時(shí)也忙，我會(huì)斷斷續(xù)續(xù)的寫，大家耐心看完這個(gè)系列，就可以抓住這一點(diǎn)了。

關(guān)于讀不出值的問題，如果總是32767沒有變化，其實(shí)值已經(jīng)有了，只不過是超量程了。如果值為0，那就要注意模擬量是否有問題了，使用萬(wàn)用表測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)并沒有超限。為什么會(huì)出現(xiàn)這兩種現(xiàn)象呢？這是因?yàn)檫x擇的參考電位不同，例如，現(xiàn)場(chǎng)過來的信號(hào)為5V，那首先要問一下，基準(zhǔn)點(diǎn)是幾伏？10~15是5V，-10~-5同樣也是5V，如果測(cè)量端基準(zhǔn)點(diǎn)是0V，那么測(cè)量就會(huì)有問題，所以一定要保證兩端等電位。模擬量模塊的基準(zhǔn)電位點(diǎn)就是MANA

，所有的接線都與之有關(guān)。在接下來的故事中，咱們就仔細(xì)講講接線的問題。

（二）：隔離與非隔離問題系列這里的隔離是指模擬量模塊的基準(zhǔn)電位點(diǎn)MANA

與地（也是PLC的數(shù)據(jù)地）隔離。隔離模塊MANA

與地M可以不連接，以MANA

作為測(cè)量端的參考電位；非隔離模塊MANA

與地M必須連接，這樣地M變?yōu)镸ANA作為測(cè)量端的參考電位。隔離模塊的好處就是可以避免共模干擾。如何知道模塊是否是隔離模塊，例如SM331模塊，可以從模板規(guī)范中查到。S7-300中只有一款SM334（SM355除外）模塊是非隔離的，此外CPU31XC集成的模擬量也是非隔離的，共同特點(diǎn)就是模塊的輸出和輸入公用M端。

同樣傳感器也有隔離與非隔離的問題。通常非隔離的傳感器電源的負(fù)端與信號(hào)的負(fù)端公用一個(gè)端子，例如傳感器有三個(gè)端子L，M和S+，通過L，M端子向傳感器供電，S+，M為信號(hào)的輸出，公用M端。判斷傳感器是否隔離最好還是參考手冊(cè)。隔離傳感器信號(hào)負(fù)端與地M可以不連接，以信號(hào)負(fù)端作為信號(hào)源端的參考電位。非隔離傳感器信號(hào)負(fù)端必須在源端（設(shè)備端）接地，以源端的地作為信號(hào)的參考電位。

下面就是如何保證測(cè)量端與信號(hào)源端等電位接線的問題。在下面建議的連接圖中所用的縮寫詞和助記符含義如下：

M+：

測(cè)量導(dǎo)線（正）

M-：

測(cè)量導(dǎo)線（負(fù)）

MANA：

模擬量模塊基準(zhǔn)電位點(diǎn)

這里需要注意MANA

，不同的接線方式都是以MANA

為參考基準(zhǔn)電位。

M：

接地端子

L+：

24VDC電源端子

UCM：

MANA與模擬量輸入通道之間或模擬量輸入通道之間的電位差

UCM共模電壓，有兩種：

1）不同輸入信號(hào)負(fù)端的電位差，例如一個(gè)輸入信號(hào)為3V，另一個(gè)輸入信號(hào)也為3V，但是它們的基準(zhǔn)點(diǎn)電位可能不同，可能是1~4V或3~6V,那么它們之間的共模電壓為2V。

2）輸入信號(hào)負(fù)端與MANA的電位差。

模塊的UCM

是造成模擬量值超上限的主要原因。不同模塊UCM

的最大值不同。

UISO：

MANA和CPU的M端子之間的電位差（三）：使用隔離的模擬量模塊連接隔離的傳感器上回講到連接圖中所用的縮寫詞和助記符含義，這回咱們就直接上圖了，看圖說話。

隔離傳感器與隔離模擬量信號(hào)連接圖如圖1所示：

.圖1連接隔離的傳感器至隔離的模擬量輸入模塊

這種方式最簡(jiǎn)單，都與地隔離，都不需要接地，但是輸入信號(hào)（傳感器）負(fù)端與MANA

電壓超過UCM最大限制，例如SM331（6ES7331-7KF02-0AB0）為2.5VDC，就需要短接信號(hào)負(fù)端與MANA

，否則會(huì)出現(xiàn)超上限問題。現(xiàn)場(chǎng)可以查看一下，幾乎所有超上限問題都是沒有連接信號(hào)負(fù)端與MANA

。如果UISO

超過限制，例如75VDC，就需要連接信號(hào)負(fù)端、MANA端以及接地端M，這時(shí)模塊以大地M端為參考電位，實(shí)際變?yōu)榉歉綦x使用了，這種情況很少見。

有的模塊通道組間都是隔離的，沒有MANA

，例如模塊6ES7331-7NF10-0AB0，接線如圖2所示：

這時(shí)每一個(gè)通道組（每組2通道）的M-就是MANA，輸入通道組間UCM最大為以達(dá)到75VDC。

都隔離的情況下連接信號(hào)負(fù)端與MANA端就可以了(2線制和電阻測(cè)量除外)。手冊(cè)每個(gè)模塊接線圖中MANA都是建議接地的，我認(rèn)為這是在接地良好、不會(huì)產(chǎn)生共模電壓（例如單端接地）的情況下。（四）：使用非隔離的模擬量模塊連接隔離的傳感器這回我來講講使用非隔離的模擬量模塊連接隔離的傳感器的情況，模塊的MANA與地M不隔離，這樣必須連接MANA與地M，模擬量的參考點(diǎn)電位變成地M，典型接線如圖3所示：非隔離的模塊都要求連接連接MANA與地M，例如模塊SM334(6ES7334-0CE01-0AA0)，在提示中強(qiáng)調(diào)必須連接，下面為引用手冊(cè)的提示部分。（五）：使用隔離的模擬量模塊連接非隔離的傳感器傳感器不隔離，那么信號(hào)源端以傳感器本地的地為基準(zhǔn)點(diǎn)電位。模塊是隔離的，以MANA點(diǎn)為測(cè)量基準(zhǔn)電位。典型接線如圖4所示，從圖4可以看到，非隔離的傳感器信號(hào)負(fù)端在源端接地，但是如果連接多個(gè)非隔離的傳感器并且分布在不同的地方（不同的接地點(diǎn)），這種情況下就比較麻煩。各個(gè)傳感器信號(hào)的負(fù)端會(huì)有共模電壓UCM，為了消除U