SIEMENSS7-400CPU 416-3PN 原厂原装正品

S7-400模拟量输入/输出模块

概述

?用于 SIMATIC S7-400 的模拟量输入和输出

?用于解决更复杂的模拟量过程信号控制任务

?用于连接模拟传感器和执行机构，而*增加放大器

应用

模拟量输入/输出模块用于处理自动化系统中的模拟量输入/输出任务。 模拟传感器和执行器可以通过这些模块连接到自动化系统。 

使用模拟量输入/输出模块给用户提供以下优点：

?较佳适应性： 

可根据需要使用相应的模板，可以满足控制任务所需的输入/输出点数量。 不需要过多的投资。

?高性能的模拟量处理技术： 

输入/输出量程范围宽、测量精度到，可以连接多种模拟量传感器和执行器。

模拟量模块的特性

下表列出了模拟量模块的主要特性。此概要是为了帮助您选择符合您需求的模块。

模拟量模块的调试步骤

引言

下表含有了必须依次执行以成功调试模拟量模块的各项任务。

建议按这一步骤顺序执行，但可以提前或延后执行个别步骤(例如，给模块分配参数)或在这期间对其它模块执行安装、调试等操作。

步骤

从选择到调试模拟量模块的各个步骤

步骤

1 选择模块。

2 对于特定的模拟量输入模块： 使用量程卡设置测量类型和范围。

3 将模块安装到机架中。

4 给模块分配参数。

5 将测量传感器或负载连接到模块上。

6 调试组态。

7 如果调试失败则分析组态。

简介

本章介绍了模拟量模块支持的所有测量范围或输出范围的模拟值。

模数转换

模拟量输入模块将模拟过程信号转换为数字形式。

模拟量输出模块将数字量输出值转换为模拟信号。

16  位分辨率模拟值的表示

数字化模拟值适用于相同额定范围的输入和输出值。模拟值二进制补码形式的实数输出。

输出结果：

位 位 5 15  可视为符号位

模拟值的符号始终设在* 15 位：

● "0" → +

● "1" → -

于 分辨率小于 6 16 位 位

对于分辨率小于 16 位的模拟量模块，模拟值以左对齐方式存储。 未使用的较低有效位用

“0”填充。

示例

下面的实例演示了如何用“0”填充低分辨率值的未使用位。

表格 5-4 实例：16 位和 13 位模拟值的位模式

模拟量输入通道模拟值的表示

简介

本节中的各表包含模拟量输入模块各种测量范围的测量值表示。 这些表中的值适用于具有

相应测量范围的所有模块。

读者注意事项

“双极性输入范围”、“单极性输入范围”、“零信号阈值输入范围”表中都含有测量值

的二进制表示。

由于测量值的二进制表示始终相同，因此模拟表示表仅比较测量范围和单位。

测量值精度

模拟值的精度可因模拟量模块和模块参数而异。 当精度小于 16 位时，将所有由“x”标识

的位设置为“0”。

说明

该精度不适用于温度值。 转换后的温度值是在模拟量模块中转换的结果(请参见电阻温度计

的模拟量表示表和温度计元素表)。

模拟量模块的特性

概述

本节介绍以下内容：

● 模拟量输入和输出值与 CPU 的操作状态和模拟量模块的电源电压的相关性

● 模拟量模块基于相关值范围内的实际模拟值的响应

● 错误对带有诊断功能的模拟量模块的影响

● 模拟量模块的操作限制对模拟量输入和输出值的影响，如实例所示

电源电压和工作模式的影响

概述

模拟量模块的 IO 值由 CPU 工作状态以及模块的电源电压确定。

电源电压出现故障时的行为

如果为具有诊断功能的模拟量模块组态了 2 线制传感器，则当该模块的负载电源电压 L+出现故障时，会通过模块上的 EXTF LED 指出。 也可在模块中获取此信

息(在诊断缓冲区数据中)。

诊断中断触发基于参数设置。

错误对带有诊断功能的模拟量模块的影响错误可能在诊断缓冲区中生成一个条目，并在带有诊断功能和相应参数设置的模拟量模块中触发诊断中断。 可在“模拟

量模块的诊断”一节中找到可能发生的错误。

数值范围对模拟量输出模块的影响模拟量模块的反应由数值范围内的实际输出值确定。

5.6.4 操作限制和基本误差限制的影响

操作限制

操作限制是指在模块整个的许可温度范围内模拟量模块的测量误差或输出误差(基于模块的额定范围)。

基本误差限制

基本误差限制是指 25°C 时的操作限制(基于模块的额定范围)。

说明

模块规范中的操作限制和基本误差限制的百分比值始终是指模块额定范围内可能的较高输入值和输出值。 在± 10 V 测量范围内，该值为 10 V。

确定模块输出误差的实例

模拟量输出模块 SM 432；AO 8 x 13 位将用于电压输出。 设置的输出范围是“± 10 V”。

模块运行的环境温度为 30°C，即属于操作限制范围内。 模块状态的规范：

● 电压输出的运行限制： ±0,5 %

因而，必须允许模块在整个额定范围内输出误差为 ± 0.05 V (10 V 的 ±0.5 %)。

也就是说，对于实际电压为 1 V 的值，模块将提供从 0.95 V 到 1.05 V 范围内的输出值。

在这种情况中，相对误差为 ±5 %。

例如，下图显示了随着输出值接近 10 V 范围的末端时相对误差如何减小。

模拟量输入通道的转换时间

转换时间是基本转换时间与模块在以下处理上花费的其它时间之和：

● 电阻测量

● 断线监视

基本转换时间直接取决于模拟量输入通道的转换方法(集成方法、实际值转换)。

集成转换的集成时间对转换时间有直接影响。 集成时间取决于在 STEP 7 中设置的干扰频率抑制。

有关不同模拟量模块的基本转换时间和附加处理时间的信息，请参见相关模块的规范。

模拟量输入通道的周期时间

模数转换以及将数字化测量值传送至存储器或背板总线的过程按顺序发生。 换言之，模拟量输入通道是逐个转换的。 扫描时间(即模拟量输入值再次转换前所经

历的时间)是模拟量输入模块的全部活动模拟量输入通道的转换时间总和。

下图显示了具有 n 个通道的模拟量模块的周期时间概况。

模拟量输入通道的基本执行时间

基本执行时间对应于所有已启用通道的周期时间。

设置模拟值平滑可在 STEP 7 中为某些模拟量输入模块设置模拟值平滑。

使用平滑

模拟值平滑为进一步处理提供了稳定的模拟信号。

它对于平滑测量值缓慢变化的模拟值很有意义，例如测量温度时。

平滑原理

测量值通过数字滤波进行平滑处理。 平滑过程由计算平均值的模块完成，该平均值为定义数量的一批已转换(数字化)的模拟值的平均值。

用户较多按四个等级(无、低、中、高)为平滑分配参数。 等级确定了用于计算平均值的模拟信号的数量。

较高级别的平滑过程提供了更可靠的模拟值，并延长了阶跃响应之后应用平滑好的模拟信号所用的时间(参见下图)。

实例

下图显示了在阶跃响应之后，模块应用接近 **模拟值所需的周期数(基于平滑功能设置)。 此图适用于模拟量输入的全部信号变化。

有关平滑的详细信息

有关特定模块是否支持平滑功能以及需要注意的特殊特性的信息，请参见模拟量输入模块的相关章节。

模拟量输出通道的转换时间

模拟量输出通道的转换时间包括传送内部存储器中的数字化输出值的时间及其数模转换的时间。

模拟量输出通道的周期时间

模拟量输出通道按照顺序转换，换言之，模拟量输出通道是逐个转换的。

周期时间(即模拟量输出值再次转换前所经历的时间)等于全部激活的模拟量输出通道的积

累转换时间。 参见图“模拟量输入/输出通道的周期时间”。

模拟量输出通道的基本执行时间

基本执行时间对应于所有已启用通道的周期时间。

说明

应禁用 STEP 7 中任何未被用于减小扫描时间的模拟通道。

模拟量输出模块稳定时间和响应时间的概述

t A = 响应时间

t A = 稳定时间

t 3 = 达到*输出值

t 2 = 输出值已传送和转换

t C = 周期时间，对应于 n x 转换时间(n = 激活的通道数)

t 1 = 存在新的输出值

稳定时间

稳定时间(t 2 到 t 3 )，即从应用转换后的值开始到在模拟量输出处获取*值的这段时间，此时间取决于负载。 我们因此区分电阻、电容和电感负载。

关于稳定时间随各模拟量输出模块的负载而变化的信息，请参见相关模块的规范。

响应时间

响应时间(t 1 到 t 3 )，即，从在内部存储器中应用数字输出值开始到在模拟量输出处获取*值的这段时间，在多数非较佳的情况下，该时间是周期时间和稳

定时间之和。

模拟通道在传送新输出值之前即已转换，并且直到所有其它通道均已转换时(周期时间)仍未再次转换，此时就是较坏情况。

关于参数分配的常规信息

引言

模拟量模块的特性可能有所不同。 可通过分配参数定义模块的特性。

用于分配参数的工具

您可在 STEP 7 中为模拟量模块编程。

定义全部参数后，将这些参数从编程设备下载到 CPU。 CPU 在 STOP > RUN 转换过程中将参数传送至相关模拟量模块。

静态参数和动态参数

参数分为静态参数和动态参数。

如上所述，在 CPU 处于 STOP 模式时设置静态参数。

也可使用 SFC 在 S7 PLC 的活动用户程序中编辑动态参数。 但是，在 CPU 进行了 RUN

> STOP、STOP > RUN 转换之后，将再次使用在 STEP 7 中设置的参数。 附录中的用户程序中有模块参数分配的说明。

RUN  模式下组态 (CiR)

CiR (RUN 模式下的组态)是一种可用于修改系统或编辑各模块的参数的方法。 当系统处于运行状态时进行此类更改，即应用这些更改时，CPU 处于 RUN 状态的时

间将**过 2.5 秒的较大值。

有关此主题的详细信息，请参见“通过 CiR 进行 RUN 模式下的组态”手册。 可在附带的STEP 7 CD 中找到该手册 PDF 格式的文件。

?用于SIMATIC S70-400的电源

?将交流电压或直流电压转换为所需的5V和24V工作电压

?输出电流：4A、10A和20A

?此外: - SIPLUS 电源 6AG1 405-0KA02-2AA0,温度范围 -25 至 +60 °C, 用于中等负载 (例如,氯/硫空气中使用). 技术规范类似于 6ES7 405-0KA02-0AA0

- SIPLUS 电源 6AG1 407-0KA02-4AA0, 用于中等负载 (例如,氯/硫空气中使用). 技术规范类似于 6ES7 407-0KA02-0AA0

- SIPLUS 电源 6AG1 407-0KR02-4AA0, 用于中等负载 (例如,氯/硫空气中使用). 技术规范类似于 6ES7 407-0KR02-0AA0

电源模块  PS 407 10A (6ES7407-0KA02-0AA0)和 和  PS 10A R(6ES7407-0KR02-0AA0)

功能

电源模块 PS 407 10A（标准）和 PS 407 10A R（有关冗余操作的信息，请参见冗余电源模块 (页 43)）设计用于连接到 85-264 V AC 线路电压或 88-300 V DC 

线路电压，并在次级侧提供 5 V/10 A DC 和 24 V/1 A DC。

PS 407 10A  和  PS 407 10A R  操作员控件和监视元件

电源连接

AC 电源插座用于将 PS 407 10A 和 PS 407 10A R 连接到 AC 和 DC 电源。

L+  和  L-  极性接反

在 88 V DC 到 300 V DC 的电源电压之间将 L+ 和 L- 的极性接反对电源的功能没有影响。

必须按照安装手册中的说明进行连接。

PS 407 10A  和  PS 407 10A R技术规范

电源模块  PS 407 20A (6ES7407-0RA01-0AA0)

功能

电源模块 PS 407 20A 设计用于连接到 85-264 V AC 线路电压或 88-300 V DC 线路电压，并在次级侧提供 5 V/20 A DC 和 24 V/1 A DC。

PS 407 20A  操作员控件和监视元件

电源连接

AC 电源插座用于将 PS 407 20A 连接到 AC 和 DC 电源。

L+  和  L-  极性接反

在 88 V DC 到 300 V DC 的电源电压之间将 L+ 和 L- 的极性接反对电源的功能没有影响。

必须按照安装手册中的说明进行连接。

PS 407 20A  技术规范

电源模块  PS 407 20A (6ES7407-0RA02-0AA0)

功能

电源模块 PS 407 20A 设计用于连接到 85-264 V AC 线路电压或 88-300 V DC 线路电压，并在次级侧提供 5 V/20 A DC 和 24 V/1 A DC。

PS 407 20A  操作员控件和监视元件

电源连接

AC 电源插座用于将 PS 407 20A 连接到 AC 和 DC 电源。

L+  和  L-  极性接反

在 88 V DC 到 300 V DC 的电源电压之间将 L+ 和 L- 的极性接反对电源的功能没有影响。

必须按照 安装手册 中的说明进行连接。

PS 407 20A  技术规范

电源模块  PS 405 4A (6ES7405-0DA01-0AA0)

功能

PS 405 4A 电源模块设计用于连接到 19.2 到 72 VDC 的 DC 线路电压，并在次级侧提供 5VDC/4 A 和 24 VDC/0.5 A。

PS 405 4A  上的操作员控件和指示灯

PS 405 4A  的技术规范

应用

电源通过背板总线向 S7-400 模块提供 5V DC 和 24V DC 工作电压。

电源可提供85到264V的交流电压和19.2到300V的直流电压。 

每个机架需要一个电源模块。

例外：

利用带有电流传输的接口，中央控制器中的电源模块也向扩展单元中的所有模块供电。

传感器和执行器用的负载电压必须单独提供。

此外，还有为标准系统和故障安全型 H 系统供电的电源（冗余电源）。

设计

电源模块插在支架的较左侧（从插槽 1 开始）。根据不同型号，它们可占用插槽1到3。电源模块是全封闭的，通过自然对流进行冷却。

模块的前面包括：

?LED 显示：

LED 指示内部故障、 5 V DC和24 V DC正确输出电压以及正确后备电池电压。

?故障确认按钮。

?输出电压的通/断开关。

?后备电池的电池舱（电池）

?电池监视开关。

?电源电压选择开关（不适用于多种电压范围）。

?电源连接。

后备电池是选件，必须另外订购。对于电流10 A及以上的电源，建议使用两个后备电池。

6ES7405-0DA02-0AA0

6ES7405-0KA02-0AA0

6ES7405-0KR02-0AA0

6ES7405-0RA02-0AA0

6ES7407-0DA02-0AA0

6ES7407-0KA02-0AA0

6ES7407-0KR02-0AA0

6ES7407-0RA02-0AA0

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