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如何使用SM1231测量现场的模拟量信号?

前面的文章我们介绍了现场多采用4-20mA的电流信号来传送模拟量信号,今天这篇文章我们就具体谈谈怎样通过SM1231来实现对现场模拟量(电压信号和电流信号)的采集。

sm1231_cover.jpgSM1231是S7-1200系列PLC的模拟量输入模块,对于接收电流和电压信号的模块有三种型号,即:SM 1231 AI 4x13 bit、SM 1231 AI 8x13 bit和SM 1231 AI 4x15 bit。以SM 1231 AI 4x13 bit为例,名称中的"AI"是英文"Analog Input"的缩写,表示模拟量输入;"'4"表示模块有4个通道,"13 bit"表示模拟量转换的分辨率。分辨率越高, 模块对输入信号的变化就越敏感(关于分辨率可参考文章:模拟量信号能被CPU直接处理吗?)。

sm1231_4ai.jpg

SM 1231 AI 4x13 bit 消耗背板5V电流 80mA,消耗24V传感器电流45mA;SM 1231 AI 8x13 bit 消耗背板5V电流90mA,消耗24V传感器电流45mA;SM 1231 AI 4x15 bit 消耗背板5V电流80mA,消耗24V传感器电流65mA(每一种模块我们都会介绍下其电流消耗,因为这涉及到硬件安装后能否正常工作,更多关于S7 1200电流消耗的计算,请看文章:S7-1200硬件篇之如何选择电源模块);

13bit 分辨率的SM1231(SM 1231 AI 4x13 bit,SM 1231 AI 8x13 bit)能够接收的输入电压信号包括: ±10V, ±5V, ±2.5V;电流信号包括:0-20mA和4-20mA;

15bit(SM 1231 AI 4x15 bit)分辨率的模块比13bit的模块多一种电压信号: ±1.25V;

这里我们以现场最常用的4-20mA电流信号为例,讲解SM1231的接线方法:

对于电流信号而言,有两线制的传感器和四线制的传感器,二者的接线方式有较大的不同;

所谓两线制(二线制)的传感器,是指一条线用来给传感器供电,另一条线是传感器的信号输出;而四线制传感器,其中两条线分别是电源的正极和负极,另外的两条线用来传送模拟量信号;

两线制传感器的接线如下图:

2_wire_sensor.jpg

上图中:24V的电源正极(+)除了给模块供电(L+)外,还接到了两线制传感器的正极(+)给传感器供电;传感器的模拟量信号从负极(-)输出,连接到模拟量输入通道AI0的正极(+),模拟量输入通道AI0的负极(-)与模块的负极(M)及电源的负极(24V-)相连。

注意:把模拟量输入通道的负极(-)与模块的负极(M)相连接,是为了得到相同的参考电势,这样模块检测到的电流信号才是正确的。

四线制传感器由于有单独的电源线,其接线方式不同于两线制传感器,请看下图:

4_wire_sensor.jpg

24V电源的正负分别接到传感器的电源正负极上,传感器的输出模拟量信号正(+)接到通道AI0的正(+),传感器的输出模拟量信号负(-)接到通道AI0的负(-);

请注意:模拟量输入通道的负极(-)没有与模块的负极(M)相连,传感器的电源线负极(-)需要与24V电源的负极及M相连,这里不同于两线制传感器。

本篇小结:SM1231模拟量输入模块的有两种分辨率(13bit和15bit),根据项目的需要进行选择;SM1231能连接电流信号和电压信号模拟量传感器;二线制传感器的接线方式不同于四线制传感器,但都要注意让传感器和模拟输入模块有相同的参考电势;

后续文章我们会介绍SM1231的组态及如何编程获取模拟量的工程值,敬请关注。

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