西門子CPU 6ES7212-1BE40-0XB0

S7-1200系列PLC可擴展性強、靈活度高的設計
大的 CPU 多可連接八個信號模塊，以便支持其它數字量和模擬量 I/O。
可將一個信號板連接至所有的 CPU，讓您通過在控制器上添加數字量或模擬量 I/O 來自定義 CPU，同時不影響其實際大小。SIMATIC S7-1200 提供的模塊化概念可讓您設計控制器系統，以滿足您應用的需求。
為用戶程序和用戶數據之間的浮動邊界提供多達 50 KB 的集成工作內存。同時提供多達 2 MB 的集成加載內存和 2 KB 的集成記憶內存。可選的 SIMATIC 存儲卡可輕松轉移程序供多個 CPU 使用。該存儲卡也可用于存儲其它文件或*新控制器系統固件
集成的PROFINET 接口用于進行編程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，該接口支持使用開放以太網協議的第三方設備。該接口具有自動糾錯功能的 RJ45 連接器，并提供 10/100 兆比特/秒的數據傳輸速率。它支持多達 16 個以太網連接以及以下協議：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。
SIMATIC S7-1200 具有用于進行計算和測量、閉環回路控制和運動控制的集成技術，是一個功能非常強大的系統，可以實現多種類型的自動化任務
SIMATIC S7-1200 控制器集成了兩個高速輸出，可用作脈沖序列輸出或調諧脈沖寬度的輸出。當作為 PTO 進行組態時，以高達 100 千赫的速度 提供50% 的占空比脈沖序列，用于控制步進馬達和伺服驅動器的開環回路速度和位置。使用其中兩個高速計數器在內部提供對脈沖序列輸出的反饋。當作為 PWM 輸出進行組態時，將提供帶有可變占空比的固定周期數輸出，用于控制馬達的速度、閥門的位置或發熱組件的占空比。

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最好還是參考手冊。

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  的最大值不同。

UISO：

 MANA和CPU的M端子之間的電位差

03

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

這種方式都與地隔離，都不需要接地，但是輸入信號（傳感器）負端與MANA  電壓超過UCM最大限制，例如SM331（6ES7331-7KF02-0AB0）為2.5 VDC，就需要短接信號負端與MANA  ，否則會出現超上限問題。

現場可以查看一下，幾乎所有超上限問題都是沒有連接信號負端與MANA  。

如果UISO   超過限制，例如75V DC，就需要連接信號負端、MANA 端以及接地端M，這時模塊以大地M端為參考電位，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 最大為以達到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。

04

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。

05

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，最好還是使用隔離的傳感器。

06

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：

從圖5可以看到，按照隔離與非隔離的要求，模塊不隔離，必須連接MANA與地M，傳感器不隔離則需要連接信號負端到本地的地，這樣一邊以信號源的地作為基準點，一邊以模塊的地M作為基準點，為了消除兩者之間的電位差（共模電壓UCM），需要使用足夠粗的導線進行等電位連接。

如果整個工廠有等電位的接地網，使用非隔離的儀表和模塊就比較簡單，只需要連接MANA到本地的地M即可，因為每個點都等電位。

往往事與愿違，由于非隔離的儀表價格便宜，越是使用這樣儀表的地方，地通常打得都不會好，就更別提接地網和等電位連接了。

不采取措施肯定有問題，必須保證等電位。

使用萬用表可以測量，那是因為萬用表與地是隔離的，最大的共模電壓UCM   也可能不同 ，與模塊不在相同的條件下。

建議使用隔離的傳感器和模塊。

講了一系列的接線方式，最終的結論就是模擬量接線的幾種方式都集中在一點上，

就是信號源端與測量端一定要等電位。

講到這里我覺得還是要再擴展一下，利用這個原則同樣也可以解決數字量接線問題。下面是在現場遇見的一個問題，

如圖6所示，CPU與I/O的供電分開，I/O是一個非隔離模塊，當現場給出信號，但是I/O模塊的輸入燈沒有點亮，在CPU中也不能讀出，使用萬用表測量，在端子上有24V電壓。模塊沒有問題，將兩個電源PS的M端短接，就可以檢測到輸入信號，這也是由于參考點電位不同造成的。

希望一點小小的提示可以幫助大家解決現場模擬量接線的問題。