用于从避雷区 0B 转换到 1 和从 1 转换到 2的组件顺序号电缆… 接口 0B 到 1 的连接使用：S7-1500/ET 200MP/ET 200SP/ET 200AL 产品编号13 相TN-C 系统DEHNguard® DG M TNC 275 952 300DEHNguard® DG M TNC 275 FM* 952 305 *2 3 相TN-S 系统DEHNguard® DG M TNS 275 952 400DEHNguard® DGM TNS 275 FM * 952 405 *3 3 相TT 系统DEHNguard® DG M TT 275 952310DEHNguard® DG M TT 275 FM * 952 315 *4 ACTN-S 系统DEHNguard® DG MTN 275 952 200DEHNguard® DG M TN 275 FM * 952 205 *5 ACTT系统DEHNguard® DG M TT 2P 275 952 110DEHNguard® DG M TT 2P 275 FM *952 115 *6 电源UN = 24 V DCBLITZDUCTOR® VT, BVT AVD 24 9184227总线电缆MPI/DP RS 485BLITZDUCTOR® XT，基座部分 BXT BAS 920 300BLITZDUCTOR®XT，模块 BXT ML2 BD HFS 5 920 2718 总线电缆RS 232 (V.24)BLITZDUCTOR®XT，基座部分 BXT BAS 920 300BLITZDUCTOR® XT，模块BXT ML2 BE S 12 920 2229工业以太网 DEHNpatch® DPA M CLE RJ45B 48 929 12110 数字量模块的输入UN = 24 VDCDEHNconnect® RK，DCO RK E 60(IL = 0.5 A)919 99011 数字量模块的输出UN = 24V DCDEHNconnect® RK, DCO RK D 5 24(IL = 10.0 A)919 98612数字量模块的输入/输出UN = 230 V ACDEHNguard® DG S 275 952 070DEHNguard® DG S275 FM * 952 090 *TT 系统中的 N-PE 避雷器DEHNgap® C S, DGP C S 952030DEHNgap® C S, DGP C S FM * 952 035 *避雷和过电压保护7.3用于在避雷区之间转换的规则和组件设计防干扰型控制器功能手册, 06/2014, A5E03461490-AB 33顺序号电缆… 接口0B 到 1 的连接使用：S7-1500/ET 200MP/ET 200SP/ET 200AL 产品编号13模拟量模块的输入/输出（例如 4-20 mA，1-10 V）DEHNconnect® RK，DCO RK E 60(IL = 0.5A)919 99014 故障安全模块的输入/输出(24 V DC)DEHNconnect® RK, DCO RK D 5 24 919986* 带有远程指示触点的型号可使用适当的附件远程监视 BLITZDUCTOR® XT 系列的组件。 可在 Internet上找到更多信息可以从以下地址直接订购组件：DEHN+SÖHNE GMBH+CO.KG.Hans-Dehn-Straße1D-92318 Neumarkt 用于从避雷区 2 到 3 的避雷等电位连接的组件下表列出了用于从避雷区 2到 3 的避雷等电位连接的组件，可用于 S7-1500/ET 200MP和 ET 200SP。表格 7- 4 用于从避雷区 2 转换到3 的组件（用于 S7-1500/ET 200MP 和 ET 200SP）顺序号电缆… 接口 2 至 3的连接使用：S7-1500/ET 200MP 产品编号 ET 200SP 产品编号1 3 相TN-S，TT 系统DEHNrail®DRM 4P 255953 400 DEHNguard®DG M TNS 275952 400DEHNguard®DG MOD275952 010DEHNrail®DR M 4P 255 FM *(IL = 25.0 A)953 405 *DEHNguard®DG M TT 275952 310DEHNguard®DG MOD 275952 010DEHNguard®DGMOD NPE952 0502 ACTN-S，TT 系统DEHNrail®DR M 2P 255953 200DEHNguard®DG M TN 275952 200DEHNguard®DG MOD 275952 010DEHNrail®DRM 2P 255 FM *(IL = 25.0 A)953 205 * DEHNguard®DG M TT 2P 275952110DEHNguard®DG MOD 275952 010DEHNguard®DG MOD NPE952 0503 电源UN =24 V DCBLITZDUCTOR® VT,BVT AVD 24918 422 BLITZDUCTOR® VT,BVT AVD 24® VT918 4224 总线电缆MPI/DP RS 485BLITZDUCTOR® XT，基座部分 BXT BAS920 300--- ---BLITZDUCTOR® XT，模块 BXT ML2 BDHFS 5920 271 --- ---避雷和过电压保护7.3用于在避雷区之间转换的规则和组件设计防干扰型控制器功能手册, 06/2014, A5E03461490-AB 35顺序号电缆… 接口2 至 3 的连接使用：S7-1500/ET 200MP 产品编号 ET 200SP 产品编号5 总线电缆RS 232(V.24)BLITZDUCTOR® XT，基座部分 BXT BAS920 300 --- ---BLITZDUCTOR® XT，模块BXT ML2 BE S 12920 222 --- ---6 工业以太网 DEHNpatch®DPA M CLE RJ45B48929 121 --- ---7 数字量模块的输入UN = 24 V DCDEHNconnect® RK，DCO RKE60(IL = 0.5 A)919 990 BLITZDUCTOR® XT，BXT ML4 BD 24(IL < 1A)920 344BLITZDUCTOR® XT，基座部分 BXT BAS(IL < 1 A)920 3008数字量模块的输出UN = 24 V DCDEHNconnect® RK，DCO RK D 5 24(IL = 10.0 A)919986 BLITZDUCTOR® XT，BXT ML4 BD 24(IL < 1 A)920 344BLITZDUCTOR®XT，基座部分 BXT BAS(IL < 1 A)920 300DEHNconnect® SD2，DCO SD2 E 48(IL< 10 A)917 9899 数字量模块的输入/输出UN = 230 V ACDEHNguard®DG S 275952070 DEHNguard®DG S 275952 070DEHNguard®DG MOD 275952010DEHNguard®DG S 275 FM *952 090 * --- ---TT 系统中的 N-PE 避雷器DEHNgap®C S,DGP C S952 030 --- ---DEHNgap® C S,DGP C S FM *952 035 * ------避雷和过电压保护7.3 用于在避雷区之间转换的规则和组件设计防干扰型控制器36 功能手册, 06/2014,A5E03461490-AB顺序号电缆… 接口 2 至 3 的连接使用：S7-1500/ET 200MP 产品编号 ET 200SP产品编号10 模拟量模块的输入/输出（例如 4-20 mA，1-10 V）DEHNconnect® RK，DCO RK E 60(IL= 0.5 A)919 990 BLITZDUCTOR® XT，BXT ML4 BD 24(IL < 1 A)920344BLITZDUCTOR® XT，基座部分 BXT BAS(IL < 1 A)920 30011故障安全模块的输入/输出(24 V DC)--- --- DEHNconnect® RK,DCO RK D 5 24919986DEHNconnect® RK,DCO RK E 60919 990* 带有远程指示触点的型号可使用适当的附件远程监视BLITZDUCTOR® XT 系列的组件。可在 Internet 上找到更多信息可以从以下地址直接订购组件：DEHN+SÖHNEGMBH+CO.KG.Hans-Dehn-Straße 1D-92318 Neumarkt下表列出了用于从避雷区 2 到 3的避雷等电位连接的组件，可用于 ET 200AL。表格 7- 5 用于从避雷区 2 转换到 3 的组件（用于 ET200AL）顺序号电缆… 接口 2 至 3 的连接使用：ET 200AL 产品编号1 电源UN = 24 VDCBLITZDUCTOR® VT, BVT AVD 24 ® VT 918 422可使用适当的附件远程监视 BLITZDUCTOR®XT 系列的组件。 可在 Internet 上找到更多信息可以从以下地址直接订购组件：DEHN+SÖHNEGMBH+CO.KG.Hans-Dehn-Straße 1D-92318 Neumarkt
本文档的用途本文档中涵盖了适用于所有产品的常规主题。除了模拟值处理的介绍性信息之外，本手册还涵盖下列主题：●变送器与模拟量输入的连接● 执行器/负载与模拟量输出的连接● 补偿基准结温度● 校准模拟量模块● 模拟量模块的诊断选项●高速模拟量模块所需的基本知识理解本文档中的内容，需要具备以下知识：● 自动化技术的基本知识● 模拟值处理的相关知识（模拟量技术）●工业自动化系统 SIMATIC 的知识● 有关如何使用 STEP 7 (TIA Portal) 的知识本文档的适用范围本手册可作为S7-1500、ET 200MP、ET 200SP、ET 200AL、ET 200pro 和ET 200eco PN产品系列的所有模拟量输入和模拟量输出模块的基本文档。相对于先前版本的变更本手册阐述内容相对于先前版本（2013 年 12月版）的变更/改进：● 扩展了分布式 I/O 系统 ET 200AL 适用范围前言模拟值处理4 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC约定STEP 7：在本文档中，“STEP7”是“V12(TIAPortal)”及此组态和编程软件的后续版本的同义词。本文档包含其描述的产品的图像。可能与所提供的设备略有不同。请遵循下面所标注的注意事项：说明这些注意事项中包含文档中需要特别注意的重要信息。其它支持有关SIMATIC 产品的其它信息，请访问 Internet。 相关文档也可以在 Internet 上找到。● 各种 SIMATIC产品和系统的技术文档集，请访问Internet 西门子为其产品及解决方案提供工业安全功能，以支持工厂、解决方案、机器、设备和/或网络的安全运行。这些功能是整个工业安全机制的重要组成部分。有鉴于此，西门子不断对产品和解决方案进行开发和完善。西门子强烈建议您定期检查产品的更新和升级信息。要确保西门子产品和解决方案的安全操作，还须采取适当的预防措施（例如：设备单元保护机制），并将每个组件纳入全面且先进的工业安全保护机制中。此外，还需考虑到可能使用的所有第三方产品。SIMATIC产品文档采用模块化结构，并涵盖了有关自动化系统的各类主题。S7-1500、ET 200MP、ET 200SP、ET 200AL、ET200pro 和 ET 200ecoPN系统的完整文档包含各自的系统手册、功能手册和产品手册。与模拟值处理相关的其它文档概述下表列出了用于补充本文的模拟值处理说明的其它参考文档。通过本章节，用户可在掌握模拟量技术的基本知识上熟练设置模拟量输入模块和模拟量输出模块的重要参数。下文中的介绍和示例同时也在其它模拟量模块手册中应用，便于用户更好地理解这些手册中的相关信息。模拟量及二进制信号二进制信号只能使用2 种信号状态： 信号状态 1（存在电压）和信号状态0（不存在电压）。在控制工程组态中，需要对模拟量信号和二进制信号进行频繁读取、处理和输出。与二进制信号不同，模拟量信号可以为指定范围内的任何值。模拟量变量包括：● 温度● 压力● 速度● 填充量● pH 值应了解模拟技术的哪些方面2.1 概述模拟值处理10 功能手册,06/2014, A5E03461444-AC变送器控制器只能处理位模式格式的模拟值。为此，可以将变送器连接到模拟量模块，用于测量压力或温度等物理变量。模拟量输入模块将以电流、电压或电阻形式读取该模拟量值。 要让 CPU处理测量到的电流或电压值，则需要在模拟量输入模块中集成一个模数转换器，将这些值转换为 16位整数值。根据测量类型的不同，可以使用以下变送器：● 电压变送器● 电流变送器– 2 线制变送器– 4 线制变送器● 电阻变送器– 4线制连接– 3 线制连接– 2 线制连接● 热电偶有关将各种变送器连接到模拟量输入的更多信息，请参见连接变送器 (页65)。示例通过变送器对速度进行采集，并将 0 到 1500 rpm 的速度范围转换为 1 到 5 V的电压范围。如果测量到的速度为865 rpm，则变送器的输出值为 3.3 V。可按照以下公式计算转换后的电压值：CPU 只能处理数字格式的信息。因此，模拟值将转换为位模式。可通过在模拟量输入模块中集成一个 ADC（模数转换器）进行转换。对于 CPU，此转换始终为 SIMATIC产品返回一个 16 位字。ADC 将模拟量信号数字化并通过阶梯形曲线得到一个近似值。精度和转换速度是两个Zui重要的 ADC参数。 数模转换CPU 处理数字量信号后，模拟量输出模块中集成的DAC（数模转换器）会将输出信号转换为模拟量电流或电压值。输出信号对应于输出值的结果值用于控制模拟量执行器。这类执行器包括小型伺服驱动器或比例阀等。有关连接执行器的更多信息，请参见连接负载/执行器 (页102)。模拟量模块的重要参数在选择模拟量模块时，除了测量类型和范围之外,还需考虑它的准确性、精度以及转换时间。在某些应用中（如大型工厂系统），则还需要考虑共模或通道隔离。我们将在下文中对此处列出的参数进行详细说明。处理模拟量信号下图说明了PLC 中模拟量信号的处理。图 2-3 模拟值处理应了解模拟技术的哪些方面2.2 准确性/精度模拟值处理功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC 132.2准确性/精度模拟量模块的精度取决转换器及其外部电路。并通过阶梯形曲线返回待采集/输出的模拟量信号的近似值。模块的精度将确定模拟值在阶梯形曲线中的增量值。如果模块的精度较高，则增量值就较低同时模拟量信号数字化的准确程度也就越高。模拟值的近似值下图显示了通过阶梯形曲线得到模拟值的近似值。左图中的精度较低，仅返回实际曲线的粗略近似值；而右图中的精度较高，则得到的近似值也就更为准确。①模拟值② 数字值图 2-4 具有阶梯形曲线的模拟曲线的近似值以 13 位和 16 位精度显示测量范围模块精度为 13 位（= 12 位+ S）时，单极性测量值可分段为 212 = 4096 个增量。测量范围 0 到 10 V 中的Zui小增量为 10 V/4096，等于2.4 mV。因此具有 16 位（= 15 位 + S）精度的模块提供 0.3 mV的增量。精度每增加一位，增量数将增加一倍，同时增量宽度将减少一半。如果精度从 13 位增加到 16 位，那么增量数将增加 8 倍，从4096 增加到 32768。精度为 13 位时，可以显示的Zui小值为 2.4 mV。由此可以得出，精度为 16位时，可显示的Zui小值约为 0.3 mV。应了解模拟技术的哪些方面2.2 准确性/精度模拟值处理14 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC测量范围在显示测量范围时，SIMATIC S7分别有额定范围、超出范围和低于范围，以及上溢或下溢。通过这种区分，用户可以了解实际测量值是否在技术规范规定的测量范围内。上溢和下溢范围用于错误检测。采用16 位精度时，理论上 11.852 V 的电压范围内的增量值为 32768 个，这意味着精度 10 V的测量范围内只能使用27648 个增量。因此可以表示的Zui小值是0.3617mV（参见下表）。有关输入范围的数字化显示（分为双极和单极输入范围），请参见“输入范围的显示(页61)”部分。有关输出范围的数字化显示（分为双极和单极输出范围），请参见“输出范围的显示 (页63)”部分。有关模拟量模块可使用的所有测量范围汇总信息，请参见相应的设备手册。超出范围和低于范围如果控制过程中经常会发生信号跳转，则信号的稳定曲线在到达设定值之前会暂时超出额定范围。超出范围和低于范围可确保在信号不在额定范围时不会报告错误。但是，如果信号超出范围或低于范围，并达到上溢范围或下溢范围，则会诊断为错误状态“上溢”或“下溢”。这表示超出或低于范围对应于额定范围和上溢或下溢之间的容差范围。有关稳定时间的更多信息，请参见模拟量输出模块的稳定时间和响应时间 (页52)一节。下图显示了单极性测量范围的额定范围、超出范围和上溢。 在稳定阶段，信号略微超出额定范围。① 模拟量输出信号tE信号达到设定值的稳定时间t1 模块将在模拟量输出通道的端子处停止转换并输出信号t2信号已稳定并到达所指定的模拟量输出值模拟量模块的准确性模拟量模块的准确性以百分比值或juedui值形式表示，例如 K 或°C。这样可以表示测量值采集的总误差。 基本误差限值（25 °C）与操作误差一样，都是根据guojibiaozhun IEC61131 进行指定，这也是欧洲标准 EN 61131 的基础限值。有关操作/基本误差限值的更多信息，请参见“操作和基础误差限值 (页23)”部分。精度与准确度之间的关系要达到特定的准确性（操作误差），必须指定一定的精度。精度为 8 位和 14位时进行数字化产生的测量误差模拟量模块测量范围为 0 V 到 10 V。8 位精度可表示 256 个值。这等同于Zui小电压阶跃 39mV 或测量范围下限的 0.4%。 14 位精度可表示 16384 个值。这等同于Zui小电压阶跃 0.61 mV 或测量范围下限值的0.006%。以这种方式计算出的百分比值还表示操作限值理论上的zuijia值。精度为 8 位且测量范围为 0 - 10 V时，准确性无法超过 0.4 %。在实际情况下，实际电路的准确度可能更低。计算Zui大测量误差可按照以下公式，计算整个温度范围内操作限值为±0.5 % 时模拟量模块在 0 - 10 V间的Zui大测量误差：10 V x 0.5/100 = 50mV由此可计算出，Zui大测量误差约为 ±50 mV。这也意味着，在整个输入范围内每个模拟电压输入存在 ±50 mV 的失真。因此待测量的3.5 V 电压可以显示为 3.45 V 和 3.55 V 之间的任意值。有关操作/基本误差限值的更多信息，请参见“操作和基本误差限值(页 23)”部分。应了解模拟技术的哪些方面2.3 标定模拟值模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC172.3 标定模拟值标定在进一步处理数字化的模拟值时，经常需要对实际过程值而不是增量进行计算（例如，10 V = 27648增量）。 在此，将值范围（例如，-27648 到 +27648 增量）到原始实际数据（例如，0 到 500升）的转换过程称之为标定。标定块可以使用 STEP 7 中的相应程序块对模拟值进行标定。 STEP 7 中自带有 SCALE块，并允许输入上限值和下限值（例如，0 到 500 升）。示例在以下示例中，将测量容量为 500升的罐中的液位。通过变送器测得空罐状态下的电压为 -10 V，而用满罐状态下的电压为 +10 V。模拟量模块将电压范围 -10 V 到+10 V 转换为值范围 -27648 到 +27648，并使用 SCALE 程序块将此范围转换为实际数量 0 到 500 升。图2-5 SCALE 程序块中的标定操作输入 IN 处的模拟值由该模块直接读取，或者通过一个数据接口以 INT 格式进行传输。输入LO_LIM 用于确定实际数量的下限（0 升），而 HI_LIM 则用于确定实际数量的上限（500 升）。 输出 OUT以浮点数形式输出标定后的值（实际数据）(LO_LIM <= OUT <= HI_LIM)。 并可通过输入 BIPOLAR分配参数，指定仅转换正数值或是仅转换负数值。如果参数接收到状态为“0”的操作数，则表示进行单极性标定。如果收到状态为“1”的操作数，则表示进行双极性标定。 如果发生错误（如上溢），则输出 RET_VAL将输出一个错误代码；无错误时，则输出值“0”。有关 SCALE 块的更多信息，请参见 STEP 7在线帮助。应了解模拟技术的哪些方面2.3 标定模拟值模拟值处理18 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC单极性与双极性测量范围在以上示例中，液位测量在双极性测量范围内。除了正电压外，变送器还提供了负电压。由于将罐容量映射为-27648 到 +27648 的增量范围，因此测量的液位精度(Δ)将是单极性测量范围的两倍。说明变送器如果要在双极性测量范围中进行测量，则所使用的变送器需要支持双极性测量范围。图 2-6双极性测量范围采用双极性测量范围的液位测量精度 (Δ) 是单极性测量范围的两倍。图 2-7单极性测量范围应了解模拟技术的哪些方面2.4 反向标定模拟值模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC192.4 反向标定模拟值反向标定输出已标定的模拟值时，通常需要将用户程序计算出的模拟值转换为模拟量输出模块的值范围。这种转换称之为反向标定。反向标定块可以使用 STEP 7 中的相应程序块对模拟值进行反向标定。 STEP 7 中自带有 UNSCALE块，并允许输入定义程序值范围的上限值和下限值。示例通过 UNSCALE 块，将用户程序计算出的一个 0.0% 到 100.0%的模拟值转换为 -27648到 +27648的值范围。将反向标定后的值输出到一个模拟量输出模块时，该模块将寻址模拟量执行器（例如，调节阀）。 程序值为 0%时，执行器将寻址Zui小值（-10 V 或 -20 mA），程序值为 时，将寻址Zui大值（10 V 或 +20 mA）。图 2-8UNSCALE 程序块中的反向标定操作程序中计算出的值必须以 REAL 格式 (IN) 进行传送。 使用输入LO_LIM确定程序值的下限（0.0%），使用 HI_LIM 确定程序值的上限（100.0%）。在 OUT 输出处将以 INT格式输出反向标定后的值。 并可通过输入 BIPOLAR 分配参数，指定仅转换正数值或是仅转换负数值。如果参数接收到状态为“0”的操作数，则表示进行单极性标定。 如果收到状态为“1”的操作数，则表示进行双极性标定。如果发生错误，则输出RET_VAL 将输出一个错误代码。