確定基準電位點很重要
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。
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
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
這種方式最簡單,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。
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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。
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。