西門子S7-300信號，擴展，數字，邏輯模塊

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確定基準電位點很重要

今天，一個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場的S7 300模擬量模塊讀數不變化，怎么折騰都讀數是32767。盡管模擬量模塊大家都很熟悉，但是類似的問題還經常有用戶反應。翻了翻手邊的資料，似乎沒有系統講解這個問題的，于是把自己的經驗歸納總結一下。

關于讀不出值的問題，如果總是32767沒有變化，其實值已經有了，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，使用萬用表測量現場信號并沒有超限。為什么會出現這兩種現象呢？這是因為選擇的參考電位不同，例如，現場過來的信號為5V，那首先要問一下，基準點是幾伏？10~15是5V，-10~ -5同樣也是5V，如果測量端基準點是0V，那么測量就會有問題，所以一定要保證兩端等電位。模擬量模塊的基準電位點就是MANA  ，所有的接線都與之有關。

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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電位點MANA  與地（也是PLC的數據地）隔離。隔離模塊MANA  與地M可以不連接，以MANA  作為測量端的參考電位；非隔離模塊MANA  與地M必須連接， 這樣地M 變為MANA作為測量端的參考電位。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端與信號的負端公用一個端子，例如傳感器有三個端子 L， M 和S+，通過L， M端子向傳感器供電，S+，M為信號的輸出，公用M端。判斷傳感器是否隔離還是參考手冊。隔離傳感器信號負端與地M可以不連接，以信號負端作為信號源端的參考電位。非隔離傳感器信號負端必須在源端（設備端）接地，以源端的地作為信號的參考電位。

下面就是如何保證測量端與信號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 +： 測量導線（正）

M -：  測量導線（負）

MANA： 模擬量模塊基準電位點

這里需要注意MANA  ，不同的接線方式都是以MANA  為參考基準電位。

M：    接地端子 

L +： 24 VDC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）不同輸入信號負端的電位差，例如一個輸入信號為3V，另一個輸入信號也為3V，但是它們的基準點電位可能不同，可能是1~4V或3~6V,那么它們之間的共模電壓為2V。

2）輸入信號負端與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  的大值不同。

UISO： MANA和CPU的M端子之間的電位差

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使用隔離的模擬量模塊連接隔離的傳感器

隔離傳感器與隔離模擬量信號連接圖如圖1所示：

圖1 連接隔離的傳感器至隔離的模擬量輸入模塊

這種實際變為非隔離使用了，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：

這時每一個通道組（每組2通道）的M-就是MANA ，輸入通道組間UCM 大為以達到75VDC。 

都隔離的情況下連接信號負端與MANA 端就可以了(2線制和電阻測量除外)。手冊每個模塊接線圖中MANA都是建議接地的，我認為這是在接地良好、不會產生共模電壓（例如單端接地）的情況下。

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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)，在提示中強調必須連接，下面為引用手冊的提示部分。

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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，那么信號源端以傳感器本地的地為基準點電位。模塊是隔離的，以MANA點為測量基準電位。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負端在源端接地，但是如果連接多個非隔離的傳感器并且分布在不同的地方（不同的接地點），這種情況下就比較麻煩。各個傳感器信號的負端會有共模電壓UCM ，為了消除UCM ，將各個信號的負端在源端使用短而粗的導線進行等電位連接，由于模塊的MANA和信號源端的地可能存在電位差，還要將MANA與源端的地進行等電位連接。在這里不能在模塊處進行短接，否則不能消除UCM。

如果工廠接地不好，還是使用隔離的傳感器。

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使用非隔離的模擬量模塊連接非隔離的傳感器

如果使用非隔離的模擬量連接非隔離的傳感器，那么一定將所有的點接地并進行等電位處理。典型接線如圖5所示：