模拟量输入模块 一文搞定PLC模拟量接线那些事儿

1.确定参考电位点很重要

最近有同学咨询后台的模拟模块，现场反映的S7-300模拟模块读数没有变化，如何让读数为32767。虽然大家都很熟悉模拟模块，但是用户经常会对类似的问题做出反应。为此，边肖特意咨询了老师，老师总结了自己的经验。

至于值不能读出的问题，如果32767没有变化，实际值已经存在，但是超出范围。如果数值为0，需要注意模拟量是否有问题，万用表测得的现场信号没有超限。为什么会出现这两种现象？这是因为选择的参考电位不同。举个例子，如果场传来的信号是5V，先问一下，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，那么在测量中就会出现问题，所以需要保证两端等电位。模拟模块的参考电位点是MANA，所有接线都与之相关。

2.一系列孤立和非孤立的问题

这里的隔离是指模拟模块的参考电位点MANA与地(也是PLC的数据地)隔离。隔离模块MANA可以不接地M，MANA可以作为测量端的参考电位。非隔离模块MANA必须连接到地M，使地M成为测量端子的参考电位MANA。隔离模块的优点是可以避免共模干扰。如何知道一个模块是否是隔离模块，比如SM331模块，可以从模板规范中找到。S7-300中只有一个sm 334(sm 355除外)模块是非隔离的，CPU31XC集成的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。

同样，传感器也有隔离和非隔离的问题。通常，非隔离传感器电源的负端和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+，为传感器供电。S+，M是信号的输出，共用M端。最好参考手册判断传感器是否隔离。隔离传感器的负信号端可以不与地m连接，负信号端可以用作信号源端的参考电位。非隔离传感器信号的负端必须在源端(设备端)接地，源端的接地应作为信号的参考电位。

以下是如何保证测量端和信号源端的等电位连接。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:模拟模块的参考电位点

这里要注意的是MANA，它在不同的连接方式下都是作为参考电位的。

m:接地端子

L+:24vdc电源端子

UCM:mana和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:

1)不同输入信号的负端之间的电位差，例如一个输入信号为3V，另一个输入信号为3V，但它们的参考电位可能不同，可能是1~4V，也可能是3~6V，所以它们之间的共模电压为2V。

2)输入信号负端与MANA之间的电位差。

模块的UCM是模拟值超过上限的主要原因。不同模块的UCM最大值不同。

Uiso:法力与CPU端的电位差

3.使用隔离模拟模块连接隔离传感器

隔离传感器和隔离模拟信号的连接图如图1所示:

图1将隔离传感器连接到隔离模拟输入模块

方法最简单，与地面隔离，不需要接地。然而，如果输入信号(传感器)的负端和MANA之间的电压超过UCM的最大限值，例如，SM331(6ES7331-7KF02-0AB0)为2.5伏直流电，则有必要将信号的负端和MANA短路，否则会出现超过上限的问题。现场检查发现，超出上限的问题几乎都是信号负端和MANA没有联系。如果UISO超过极限，比如75V DC，需要连接负信号端，MANA端，接地端M，此时模块以接地端M为参考电位，实际变成非隔离使用，很少见。

有些模块通道组是隔离的，没有MANA，例如模块6ES7331-7NF10-0AB0，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，负极信号端子和MANA端子连接即可(双线制和电阻测量除外)。手册中每个模块的接线图建议MANA接地。我觉得这是在接地好，没有共模电压的情况下(比如单端接地)。

4.使用非隔离模拟模块连接隔离传感器

这一次我讲的是隔离传感器与非隔离模拟模块连接的情况。模块的MANA没有与地M隔离，需要将MANA与地M连接，模拟的参考点电位变成地M，典型接线如图3所示。

非隔离模块需要MANA和地M连接，比如模块SM334(6ES7334-0CE01-0AA0)，必须在提示中连接。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

如果传感器未隔离，信号源端将传感器的本地接地作为参考点电位。模块隔离，MANA点作为测量参考电位。典型的接线如图4所示。

从图4可以看出，非隔离传感器信号的负端在源端接地，但是如果多个非隔离传感器连接分布在不同的地方(不同的接地点)，这种情况就比较麻烦。每个传感器信号的负端将具有共模电压UCM。为了消除UCM效应，每个传感器信号的负端将通过短而粗的导线等电势地连接到源端。因为模块的MANA和信号源端的地之间可能存在电位差，所以MANA应该和信号源端的地等电势连接。你不能在这里的模块短路，否则你不能消除UCM。

如果工厂接地不好，最好使用隔离传感器。

6.使用非隔离模拟模块连接非隔离传感器

如果使用非隔离模拟量连接非隔离传感器，所有点必须接地，并进行等电位处理。典型的接线如图5所示。

从图5可以看出，根据隔离和非隔离的要求，模块是不隔离的，MANA必须接地m，如果传感器不是隔离的，需要将信号的负端接到本地地。这样，模块的地m被用作参考点。为了消除它们之间的电位差(共模电压UCM)，有必要使用足够厚的导线进行等电位连接。

如果全厂都有等电位接地网，使用非隔离的仪器和模块相对简单，只需要将MANA连接到局部接地M，因为每个点都有等电位。往往事与愿违。因为非隔离仪器价格便宜，用这种仪器的地方越多，地面通常打得不好，更别说接地网和等电位连接了。如果不采取措施，肯定是有问题的，必须保证等电位。万用表可用于测量，因为万用表与地面隔离，最大共模电压UCM可能不同，这与模块的条件不同。建议使用隔离传感器和模块。

讲了一系列的连接方式，最后得出的结论是:模拟连接的几种方式都集中在一个点上，即信号源端和测量端必须等电位。

在这一点上，我们应该扩展它。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和I/O的电源是分开的。输入/输出是一个非隔离模块。当现场给出信号时，输入输出模块的输入灯不亮，无法在中央处理器中读出。用万用表测量时，端子上有24V电压。模块没有问题，两个电源PS的M端短路就能检测到输入信号，这也是参考点电位不同造成的。希望一点提示可以帮助你解决现场模拟接线的问题。