供应西门子6SE7085-0KD

一个新来的热线同事找我讨论模拟量模块的问题，他在热线上遇到了一些麻烦，用户打电话反映在现场的S7 300模拟量模块读数不变化，怎么折腾都读数是32767。尽管模拟量模块大家都很熟悉，但是类似的问题还经常有用户反应。翻了翻手边的资料，似乎没有系统讲解这个问题的，于是把自己的经验归纳总结一下。

关于读不出值的问题，如果总是32767没有变化，其实值已经有了，只不过是**量程了。如果值为0，那就要注意模拟量是否有问题了，使用万用表测量现场信号并没有**限。为什么会出现这两种现象呢？这是因为选择的参考电位不同，例如，现场过来的信号为5V，那首先要问一下，基准点是几伏？10~15是5V，-10~ -5同样也是5V，如果测量端基准点是0V，那么测量就会有问题，所以一定要保证两端等电位。模拟量模块的基准电位点就是MANA  ，所有的接线都与之有关。

隔离与非隔离问题系列

这里的隔离是指模拟量模块的基准电位点MANA  与地（也是PLC的数据地）隔离。隔离模块MANA  与地M可以不连接，以MANA  作为测量端的参考电位；非隔离模块MANA  与地M必须连接， 这样地M 变为MANA作为测量端的参考电位。隔离模块的好处就是可以避免共模干扰。如何知道模块是否是隔离模块，例如SM331模块，可以从模板规范中查到。S7-300中只有一款SM334（SM355除外）模块是非隔离的，此外CPU31XC集成的模拟量也是非隔离的，共同特点就是模块的输出和输入公用M端。

同样传感器也有隔离与非隔离的问题。通常非隔离的传感器电源的负端与信号的负端公用一个端子，例如传感器有三个端子 L， M 和S+，通过L， M端子向传感器供电，S+，M为信号的输出，公用M端。判断传感器是否隔离较好还是参考手册。隔离传感器信号负端与地M可以不连接，以信号负端作为信号源端的参考电位。非隔离传感器信号负端必须在源端（设备端）接地，以源端的地作为信号的参考电位。

下面就是如何保证测量端与信号源端等电位接线的问题。在下面建议的连接图中所用的缩写词和助记符含义如下：

1）不同输入信号负端的电位差，例如一个输入信号为3V，另一个输入信号也为3V，但是它们的基准点电位可能不同，可能是1~4V或3~6V,那么它们之间的共模电压为2V。

2）输入信号负端与MANA的电位差。

模块的UCM  是造成模拟量值**上限的主要原因。不同模块UCM  的较大值不同。

UISO： MANA和CPU的M端子之间的电位差

使用隔离的模拟量模块连接隔离的传感器

隔离传感器与隔离模拟量信号连接图如图1所示：

图1 连接隔离的传感器至隔离的模拟量输入模块

这种方式较简单，都与地隔离，都不需要接地，但是输入信号（传感器）负端与MANA  电压**过UCM较大限制，例如SM331（6ES7331-7KF02-0AB0）为2.5 VDC，就需要短接信号负端与MANA  ，否则会出现**上限问题。现场可以查看一下，几乎所有**上限问题都是没有连接信号负端与MANA  。如果UISO   **过限制，例如75V DC，就需要连接信号负端、MANA 端以及接地端M，这时模块以大地M端为参考电位，实际变为非隔离使用了，这种情况很少见。

有的模块通道组间都是隔离的，没有MANA  ，例如模块6ES7331-7NF10-0AB0，接线如图2所示：

这时每一个通道组（每组2通道）的M-就是MANA ，输入通道组间UCM 较大为以达到75VDC。

都隔离的情况下连接信号负端与MANA 端就可以了(2线制和电阻测量除外)。手册每个模块接线图中MANA都是建议接地的，我认为这是在接地良好、不会产生共模电压（例如单端接地）的情况下。

使用非隔离的模拟量模块连接隔离的传感器

这回我来讲讲使用非隔离的模拟量模块连接隔离的传感器的情况，模块的MANA与地M不隔离，这样必须连接MANA与地M，模拟量的参考点电位变成地M，典型接线如图3所示：

非隔离的模块都要求连接连接MANA与地M，例如模块SM334(6ES7334-0CE01-0AA0)，在提示中强调必须连接，下面为引用手册的提示部分。

使用隔离的模拟量模块连接非隔离的传感器

传感器不隔离，那么信号源端以传感器本地的地为基准点电位。模块是隔离的，以MANA点为测量基准电位。典型接线如图4所示：

从图4可以看到，非隔离的传感器信号负端在源端接地，但是如果连接多个非隔离的传感器并且分布在不同的地方（不同的接地点），这种情况下就比较麻烦。各个传感器信号的负端会有共模电压UCM ，为了消除UCM ，将各个信号的负端在源端使用短而粗的导线进行等电位连接，由于模块的MANA和信号源端的地可能存在电位差，还要将MANA与源端的地进行等电位连接。在这里不能在模块处进行短接，否则不能消除UCM。

如果工厂接地不好，较好还是使用隔离的传感器。

如果使用非隔离的模拟量连接非隔离的传感器，那么一定将所有的点接地并进行等电位处理。典型接线如图5所示：

从图5可以看到，按照隔离与非隔离的要求，模块不隔离，必须连接MANA与地M，传感器不隔离则需要连接信号负端到本地的地，这样一边以信号源的地作为基准点，一边以模块的地M作为基准点，为了消除两者之间的电位差（共模电压UCM），需要使用足够粗的导线进行等电位连接。

如果整个工厂有等电位的接地网，使用非隔离的仪表和模块就比较简单，只需要连接MANA到本地的地M即可，因为每个点都等电位。往往事与愿违，由于非隔离的仪表价格*，越是使用这样仪表的地方，地通常打得都不会好，就更别提接地网和等电位连接了。不采取措施肯定有问题，必须保证等电位。使用万用表可以测量，那是因为万用表与地是隔离的，较大的共模电压UCM   也可能不同 ，与模块不在相同的条件下。建议使用隔离的传感器和模块。

讲了一系列的接线方式，较终的结论就是模拟量接线的几种方式都集中在一点上，就是信号源端与测量端一定要等电位。

讲到这里我觉得还是要再扩展一下，利用这个原则同样也可以解决数字量接线问题。下面是在现场遇见的一个问题，如图6所示，CPU与I/O的供电分开，I/O是一个非隔离模块，当现场给出信号，但是I/O模块的输入灯没有点亮，在CPU中也不能读出，使用万用表测量，在端子上有24V电压。模块没有问题，将两个电源PS的M端短接，就可以检测到输入信号，这也是由于参考点电位不同造成的。希望一点小小的提示可以帮助大家解决现场模拟量接线的问题。

一、项目介绍

西门子S7-2 0 0 SMART主要运用于各类变送器、电接点表、保护开关、电磁阀以及控制盘上的操作按钮，普通非防爆机型配置Smart line 700 IE触摸屏作为人机界面来监控设备运转的各个状态，使得控制盘的结构简单、紧凑、维护方便。

控制柜为正压通风防爆设计，直接接触天然气1区，在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境中，配备西门子TP-700 ExⅡ防爆屏。

●具备故障停机前的预报警功能。

●当机组故障停机时，以全中文显示故障信息。

●设定调整各工艺参数方便，可适应现场工况的变化。

●使用一级口令管理，简单实用，**安全操作。

●实现无人值守

二、工艺原理

1、项目简介：

本产品为天然气液压压缩机，专门为压缩天然气及天然气的传输（分配）而设计的，该机不允许用于其它类型的气体和在其它操作条件下运行。

机主要有液压动力系统、主机气缸系统、工艺气管路系统、冷却系统和电气控制系统五部分组成。整机采用液压传动原理，利用油压推动气缸内活塞做往复运动压缩天然气。

2、部件系统流程

(1)工艺气管路系统

天然气从入口管线进来，经过过滤，然后在一级气缸中被压缩;冷却后经过一级过滤器，进入二级气缸被压缩，冷却后经过二级过滤器，再经过除油器除油，最后达到高压排出。

入口和出口压力由压力传感器控制，从而使压缩机在一定操作参数下运转；一级进气口的气体经过压缩后的一级排气温度为此机组的较高温度，此值有报警和停机功能，主要用于机组故障判断，其温度值较高可以达到160℃，但建议不要**过120℃，以免影响密封件的使用寿命；液压油的温度由温度传感器控制。压缩机的进出口配备有切断球阀，同时在每级分离器上还配备了安全阀。

(2)气动控制系统

气动控制系统用于控制压缩机顺序盘的阀门开闭状况，以实现压缩机在加气站中取气气路的变换。

(3)主机系统

主机系统是天然气加压的容器空间，为双气缸两级压缩，分为一级气缸和二级气缸。每个气缸分为上下两个压缩舱，活塞在油压推动下，做上行和下行的往复压缩运动。活塞的上下行运动由距离控制元件监测，同时PLC控制系统根据距离元件的返回信号来控制电液换向阀的换向，实现油路的改变，使活塞改变行程方向进行往复压缩运动。

(4)液压系统

液压系统为压缩机提供动力，主要由油泵电机组、油箱、集成阀块、各种液压附件及管道系统组成。其中，油泵电机组是动力源，油箱是液压油的储存装置，集成阀块是执行机构。油泵电机组采用CY系列，额定排量80ml/r。油箱储油量600L。集成阀块由双电液换向阀（WEH型）、双叠加式液控单向阀（力士乐系列）、先导式电磁溢流阀（DWB型）、双电磁换向阀（WE型）构成，可手动或自动控制油液换向和手动调整油压。全系统电气部分采用防爆结构，保证系统运行的安全可靠性。

(5)冷却系统

机组冷却系统为风冷式，使用风冷机对液压油和天然气直接冷却。

(6)电气控制系统

压缩机机组的PLC控制部份和动力控制部份（给整套设备提供动力）集成在一个控制箱内；手动、自动通过转换开关进行切换，避免误操作。在压缩机撬上安装了急停按钮，这样在机组旁边可随时观察机组的运行情况及机组的重要参数；为了保证安全，机组检修时必需断开电源。在手动操作下，可以单独启、停各台油泵和加热器。但值得注意的是，这种手动操作本身没有各种保护功能，它只应在设备的调试、检修过程中被使用；在自动情况下，PLC控制具有对设备的各种信号进行监控、处理的能力，能在无人看管的情况下，投入自动运行。