低调使用 新手入门PLC第一课，S7-200 SMART系列PLC接线大全
一、S7-200 SMART数字量I/O接线图
▶ 不同型号CPU输入/输出接线
图1. CPU SR20接线图
图2. CPU SR40接线图
图3. CPU CR40接线图
图4. CPU ST40接线图
图5. CPU SR60接线图
图6. CPU ST60接线图
▶ 数字量输入接线
图7. 漏型输入接法 图8. 源型输入接法
对于大多数输入来讲，都是24VDC输入，其中ST CPU的 I0.0-I0.3 支持 5-24V 输入，另外ST20/30 的I0.6、I0.7也支持5-24V输入。如下表所示：
S7-200 SMART的数字量输入点内部为双向二级管，可以接成漏型（图7）或源型（图8），只要每一组接成一样就行。
对于数字量输入电路来说，关键是构成电流回路。输入点可以分组接不同的电源，这些电源之间没有联系也可以。
▶ 数字量输出接线
图9. 源型输出 图10. 继电器输出
晶体管输出只能接成源型输出（图9），不能接成漏型，即输出为24V。
继电器输出是一组共用一个公共端的干节点，可以接交流或直流，电压等级最高到220V。
例：可以接24V/110V/220V交直流信号。但要保证一组输出接同样的电压（一组共用一个公共端，如1L、2L）。对于弱小信号，如小于 5V 的信号，需要自己验证其输出的可靠性。继电器输出点（图10）接直流电源时，公共端接正或负都可以。
对于数字量输出电路来说，关键是构成电流回路。输出点可以分组接不同的电源，这些电源之间没有联系也可以。
常问问题
1. 同一个模块的数字量输入端可以同时接NPN和PNP两种信号的设备吗？
不可以，因为NPN和PNP两种类型的信号在DI端形成的回路中对于DI点的电流方向相反，同样地M点的电流方向也相反，如图7和图8，NPN和PNP回路的电流方向不同所示，如果把两种信号接到一个M端，则M端有两种电流流向，这是不正确的。因此不能在同一个模块的DI输入端同时接NPN和PNP两种信号的设备。
2. DO分成晶体管和继电器两种类型，它们的区别是什么？
继电器的负载电流比晶体管的大，但是输出频率受到机械装置的影响不能太快，同时存在机械寿命的限制。晶体管的负载电流比继电器的小，但是输出频率快，可以用于高速脉冲输出，没有机械寿命的限制。
3. S7-200 SMART CPU数字量输出可以接漏型的设备吗？
不可以，S7-200 SMART CPU 本体和扩展模块的DO端都只能接源型24V类型的设备，即集电极开路的PNP设备。
4. S7-200 SMART I/O扩展模块DIAG指示灯以红色闪烁的原因？
对于数字量扩展模块的DIAG指示灯以红色闪烁的原因主要是缺少24V直流供电电源，建议查看CPU的信息来确认具体报错原因，查看CPU信息的方法请见硬件诊断或诊断方法举例。
I/O扩展模块缺少24V直流供电电源时，所有通道指示灯也以红色闪烁。建议核对模块接线图，尤其是模块供电端含两排端子的，确定供电接线是否正确，以EM DR32为例，正确的接线方式如下图所示。
图11. EM DR32接线图
S7-200 SMART 开关量输出的典型抑制电路
S7-200 SMART 开关量输出驱动感性负载时，需要配备抑制电路。抑制电路可以限制开关量输出断开时感应电压升高，可保护输出，并防止切断感性负载时产生的高压导致CPU损坏或CPU内部固件错误。
此外，抑制电路还可以限制关断感性负载时产生的电气噪声。配备一个外部抑制电路，使其从电路上跨接在负载两端并且在位置上接近负载，这样对降低电气噪声最有效。S7-200 SMART晶体管输出内部回路已经包括抑制电路，该电路足以满足大多数应用中感性负载的要求。
继电器输出触点由于可用于直流或交流负载，所以未提供内部保护。
注：给定抑制电路的有效性取决于具体应用，必须进行验证其是否适合您的具体应用。
开关直流感性负载的晶体管或继电器输出的典型抑制电路见表1所示：
开关交流感性负载的继电器输出的典型抑制电路见表2所示：
二、S7-200 SMART 模拟量模块接线图
1.普通模拟量模块接线
模拟量类型的模块有三种：普通模拟量模块、RTD模块和TC模块。普通模拟量模块可以采集标准电流和电压信号。其中，电流包括：0-20mA、4-20mA两种信号，电压包括：+/-2.5V、+/-5V、+/-10V三种信号。
图1 模拟量模块接线
模拟量电流、电压信号根据模拟量仪表或设备线缆个数分成四线制、三线制、两线制三种类型，不同类型的信号其接线方式不同。
四线制信号指的是模拟量仪表或设备上信号线和电源线加起来有4根线。仪表或设备有单独的供电电源，除了两个电源线还有两个信号线。四线制信号的接线方式如下图2模拟量电压/电流四线制接线所示。
图2 模拟量电压/电流四线制接线
三线制信号是指仪表或设备上信号线和电源线加起来有3根线，负信号线与供电电源M线为公共线。三线制信号的接线方式如下图3 模拟量电压/电流三线制接线所示。
图3 模拟量电压/电流三线制接线
两线制信号指的是仪表或设备上信号线和电源线加起来只有两个接线端子。由于S7-200 SMART CPU模拟量模块通道没有供电功能，仪表或设备需要外接24V直流电源。两线制信号的接线方式如下图4 模拟量电压/电流两线制接线所示。
图4 模拟量电压/电流两线制接线
不使用的模拟量通道要将通道的两个信号端短接，接线方式如下图5 不使用的通道需要短接所示。
图5 不使用的通道需要短接
2. RTD模块接线
RTD热电阻温度传感器有两线、三线和四线之分，其中四线传感器测温值是最准确的。S7-200 SMART EM RTD模块支持两线制、三线制和四线制的RTD传感器信号，可以测量PT100、PT1000、Ni100、Ni1000、Cu100等常见的RTD温度传感器，具体型号请查阅《S7-200 SMART系统手册》。
S7-200 SMART EM RTD模块还可以检测电阻信号，电阻也有两线、三线和四线之分。EM RTD模块的接线方法如下图6 传感器RTD/电阻信号接线所示。
图6 RTD传感器/电阻信号接线
3. TC模块接线
热电偶测量温度的基本原理是：两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势。
S7-200 SMART EM TC模块可以测量J、K、T、E、R&S和N型等热电偶温度传感器，具体型号请查阅《S7-200 SMART系统手册》。 TC模块的接线说明参考图7 TC信号接线。
图7 TC信号接线
模拟量常问问题
1. S7-200 SMART 普通模拟量模块可以连接4-20mA的信号吗？
可以，S7-200 SMART CPU模拟量模块可以检测0～20mA和4～20mA的标准电流信号；两种电流信号的接线、在STEP 7-Micro/WIN SMART软件中的参数设置都是一样的。区别在于：0～20mA对应的通道值量程是0～27648，而4～20mA对应的通道值量程是5530～27648。
2. S7-200 SMART RTD模块可以测量电阻值吗？
可以，S7-200 SMART RTD模块最大可以测量3000Ω的电阻值。如下图所示，在"类型"下拉菜单中选择电阻类型；在"电阻" 下拉菜单中中选择可测量电阻的最大值，如图 2.31选择阻值量程范围所示。
图1.选择阻值量程范围
3. S7-200 SMART RTD和TC模块如何得到实际温度值？
把S7-200 SMART EM RTD和TC模块的通道值除以10就是实际的温度值。由于RTD和TC模块的通道值是整数值，需要把整数值转换成浮点数才能在计算后得到带有小数位的温度值。
4. 模拟量模块分辨率和转换精度的区别？
分辨率是A/D模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。以下举例说明10位分辨率和11位分辨率的区别。S7-200 SMART CPU模拟量0~20mA的通道值范围为0~27648。如果分辨率为10位，则表示当外部电流信号的变化大于0.01953125mA时，模拟量A/D转换芯片才认为外部信号有变化。如果分辨率为11位，则表示当外部电流信号的变化大于0.009765625mA时，模拟量A/D转换芯片即认为外部信号有变化。
图2.模拟量分辨
模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的最后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于A/D芯片的转换误差。
表1.模拟量扩展模块基础技术参数
模拟量扩展模块型号
分辨率
精度（25°C/0 到 55°C）
范围
电压模式
电流模式
电压模式
电流模式
电压
电流
EM AE04
11位+符号位
11位
满量程的 ±0.1%/±0.2%
满量程的 ±0.2%/±0.3%
±10 V、±5 V、±2.5V
0 - 20 mA
EM AQ02
10位+符号位
10位
满量程的 ±0.5%/±1.0%
满量程的 ±0.5%/±1.0%
±10 V
0 - 20 mA
EM AM06
10位+符号位
10位
满量程的 ±0.5%/±1.0%
满量程的 ±0.5%/±1.0%
±10 V
0 - 20 mA
SB AQ01
11位+符号位
11位
满量程的 ±0.5%/±1.0%
满量程的 ±0.5%/±1.0%
±10 V
0 - 20 mA
5. S7-200 SMART I/O扩展模块DIAG指示灯以红色闪烁的原因？
S7-200 SMART I/O扩展模块的DIAG指示灯以红色闪烁的原因有两个，建议查看CPU的信息来确认具体报错原因，查看CPU信息的方法请见硬件诊断或诊断方法举例。
（1） 模块缺少24V直流供电电源； I/O扩展模块缺少24V直流供电电源时，所有通道指示灯也以红色闪烁。建议核对模块接线图，尤其是模块供电端含两排端子的，确定供电接线是否正确，以EM DR32为例，正确的接线方式如下图所示。
图3. EM DR32接线图
（2） 模拟量模块上通道断线或是输入值超量程。 模拟量模块上通道断线或是输入值超量程，除了会引起模块的DIAG指示灯以红色闪烁，断线或是超量程的通道的指示灯也以红色闪烁，以提示用户存在故障通道。
以RTD或TC模块为例，如果RTD或TC模块选择了断线报警，如图2.39启动断线报警所示。则模块会检测每个通道的断线情况。默认情况下，该选项是没有被激活的。RTD或TC模块对于没有使用的通道的处理方法如下：
①RTD模块：将一个100Ohm的电阻按照与已用通道相同的接线方式连接到空的通道；或者将已经接好的那一路热电阻的所有引线，一一对应连接到空的通道上。
②TC模块：短接未使用的通道，或者并联到旁边的实际接线通道上。 图2.39 启动断线报警 如果不是通道断线引起的报警，就是输入值超量程了。默认情况下，RTD和TC模块的通道输入值超上下限报警是激活的。发生了该报警，用户需要判断引起通道值超量程的原因：是信号问题还是模块硬件的问题。
图4.模拟量断线报警
6. 为什么使用S7-200 SMART模拟量输入模块时接收到变动很大的不稳定的值？可能的原因如下：
1）.可能模拟量输入模块和现场传感器分别使用了自供电或隔离的电源，而两个电源没有彼此连接，即模拟量输入模块的电源和现场传感器的信号地没有连接；这将会产生一个很高的上下振动的共模电压，影响模拟量输入值。
2）.另一个原因可能是模拟量输入模块接线太长或绝缘不好受到电磁干扰。
可以用如下方法解决：
A .连接现场传感器的负端与模块上的公共M端以补偿此波动,如图1所示：（但要注意，确保这是两个电源系统之间的唯一联系。）
背景是：
模拟量输入模块内部是非隔离的；
共模电压必须小于12V且大于-12V；
对于60Hz干扰信号的共模抑制比为40dB；
图5. 传感器信号等电位连接
注意：模块中未使用的通道直接短接本通道的+、-，已使用的通道将传感器的负端与模块上的公共M端短接 。
B .使用模拟量输入滤波。
选择需要滤波的通道；
选择滤波强度；
图6. 设置模拟量输入滤波
模拟量输入值的滤波过程会产生稳定的模拟信号，通常过滤对于在处理变化缓慢的信号时非常有用，例如温度测量。可以为滤波分为4个级别(无、弱、中、强)。可组态模块在组态的周期数内平滑模拟量输入信号，从而将一个平均值传送给程序逻辑，滤波级别越高，经滤波处理的模拟值就越稳定，但无法反应快速变化的实际信号。
S7-200 SMART模拟量输入模块接收到测量值波动时的检测方法和步骤当 S7-200 SMART模拟量输入模块接收到测量值波动时，可通过如下图的步骤进行检查：
图7. 测量值波动时的检测方法
注意：
A.上图中所提到的等电位连接以及不用通道短接请参考本页图5。
B.屏蔽层单端接地：是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地，另一端不接地或通过保护接地。
在屏蔽层单端接地情况下，非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在，感应电压与电缆的长度成正比，但屏蔽层无电势环流通过。单端接地就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的目的。
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PLC的输入输出端怎么连接？
导读
PLC常见的输入设备有按钮、行程开关、接近开关、转换开关、拨码器、各种传感器等，输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。正确地连接输入和输出电路，是保证PLC安全可靠工作的前提。
1. PLC与主令电器类设备的连接
如图6-4所示是与按钮、行程开关、转换开关等主令电器类输入设备的接线示意图。图中的PLC为直流汇点式输入，即所有输入点共用一个公共端COM，同时COM端内带有DC24V电源。若是分组式输入，也可参照图6-4的方法进行分组连接
2. PLC与旋转编码器的连接
旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。因些可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有A、B相两相，最简单的只有A相。
如图6-7所示是输出两相脉冲的旋转编码器与FX系列PLC的连接示意图。编码器有4条引线，其中2条是脉冲输出线，1条是COM端线，1条是电源线。编码器的电源可以是外接电源，也可直接使用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接，“+ ”与编码器的电源端连接。编码器的COM端与PLC输入COM端连接，A、B两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接，连接时要注意PLC输入的响应时间。有的旋转编码器还有一条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地。
3. PLC与传感器的连接
传感器的种类很多，其输出方式也各不相同。当采用接近开关、光电开关等两线式传感器时，由于传感器的漏电流较大，可能出现错误的输入信号而导致PLC的误动作，此时可在PLC输入端并联旁路电阻Ｒ，如图6-8所示。当漏电流不足lmA时可以不考虑其影响。
式中：I为传感器的漏电流（mA），UOFF为PLC输入电压低电平的上限值（V），RC为PLC的输入阻抗（KΩ），RC的值根据输入点不同有差异。
4. PLC与多位拨码开关的连接
如果PLC控制系统中的某些数据需要经常修改，可使用多位拨码开关与PLC连接，在PLC外部进行数据设定。如图6-5所示为一位拨码开关的示意图，一位拨码开关能输入一位十进制数的0～9，或一位十六进制数的0～F。
图6-5 一位拨码开关的示意图
如图6-6所示4位拨码开关组装在一起，把各位拨码开关的COM端连在一起，接在PLC输入侧的COM端子上。每位拨码开关的4条数据线按一定顺序接在PLC的4个输入点上。由图可见，使用拨码开关要占用许多PLC 输入点，所以不是十分必要的场合，一般不要采用这种方法。
5. PLC与输出设备开关的连接
PLC与输出设备连接时，不同组（不同公共端）的输出点，其对应输出设备（负载）的电压类型、等级可以不同，但同组（相同公共端）的输出点，其电压类型和等级应该相同。要根据输出设备电压的类型和等级来决定是否分组连接。如图6-9所示以FX2N为例说明PLC与输出设备的连接方法。图中接法是输出设备具有相同电源的情况，所以各组的公共端连在一起，否则要分组连接。图中只画出Y0-Y7输出点与输出设备的连接，其它输出点的连接方法相似。
6. PLC与感性负载的连接
PLC的输出端经常连接的是感性输出设备（感性负载），为了抑制感性电路断开时产生的电压使PLC内部输出元件造成损坏。因此当PLC与感性输出设备连接时，如果是直流感性负载，应在其两端并联续流二极管；如果是交流感性负载，应在其两端并联阻容吸收电路。如图6-10所示。
图6-10 PLC与感性输出设备的连接
图中，续流二极管可选用额定电流为1A、额定电压大于电源电压的3倍；电阻值可取50~120Ω，电容值可取0.1~0.47μF，电容的额定电压应大于电源的峰值电压。接线时要注意续流二极管的极性。
7. PLC与七段LED显示器的连接
PLC可直接用开关量输出与七段LED显示器的连接，但如果PLC控制的是多位LED七段显示器，所需的输出点是很多的。
如图6-11所示电路中，采用具有锁存、译码、驱动功能的芯片CD4513驱动共阴极LED七段显示器，两只CD4513的数据输入端A～D共用PLC的4个输出瑞，其中A为最低位，D为最高位。LE是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端输入的BCD数锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来。如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。LE为高电平时，显示的数不受数据输入信号的影响。显然，N个显示器占用的输出点数为P=4＋N。
如果PLC使用继电器输出模块，应在与CD4513相连的PLC各输出端接一下拉电阻，以避免在输出继电器的触点断开时CD4513的输入端悬空。PLC输出继电器的状态变化时，其触点可能抖动，因此应先送数据输出信号，待该信号稳定后，再用LE信号的上升沿将数据锁存进CD4513。
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