西门子PLC模拟量AI模块S7-200EM231CN

西门子S7200PLC，是西门子simatic S7系列中的小型PLC产品，至问世以来已经得到了市场的广泛认可。西门子公司根据市场需求于 2005 年 12 月 16 日正式发布了S7-200 CN 系列产品。产品系列中包括 S7-200 CN CPU 和 S7-200 CN EM 扩展模块。

一、S7-200外观及硬件

S7-200PLC在西门子PLC家族中的位置。下图↓

S7-200硬件照片。下图↓

S7-200PLC CPU外形尺寸。下图↓

S7-200硬件特点。下图↓

S7-200CN CPU 正面指示灯。下图↓

S7-200CN CPU 侧面订货号和串号。下图↓

S7-200CN EM（扩展模块）正面。下图↓

S7-200 CN EM 功能模侧面块订货号和串号。下图↓

二、硬件规格和订货号

西门子S7-200 系列PLC是一款小型PLC，它主要有CPU221，CPU222，CPU224，CPU224XP，CPU226等几种型号。对于每个型号，分直流和交流这两种电源供电的CPU类型。也就是说有分“DC/DC/DC”和“AC/DC/DELAY”两种。

① DC/DC/DC：

个DC表示CPU是直流24V供电.

第二个DC表示数字量输入是直流24V。

第三个DC表示数字量输出是晶体管直流24V类型的。

② AC/DC/DELAY

AC表示CPU是交流220V供电.

DC表示数字量输入是是直流24V

DELAY数字量输出是继电器类型的

除了了解CPU电源和输入输出特点外还要注意一下几点：

① 不同型号本机I/O的数量，包括数字量和模拟量的；

② 不同型号程序存储区和数据存储区的参数要求；

③ 各型号CPU对扩展模块数量的要求，例如CPU221是不能扩展模块的，CPU222只能扩展2个模块，而CPU224/CPU224XP/CPU226则多可以扩展7个模块。

③ 对CPU结构的了解，s7-200系列PLC它是将CPU、I/O点、存储区和集成电源集成在一个机壳内的，其构造和外形就是上面图所看到的样子。

1、s7-200CN CPU规格、型号及订货号。下图↓

2、S7-200CN EM 扩展模块规格、型号及订货号。下图↓

三、S7-200的硬件扩展能力

除了CPU221外，S7-200的其他CPU型号都可以附加扩展模块，以增加I/O点数、扩展通信能力和一些特殊功能。S7-200的扩展模块包括：

① 数字量I/O扩展模块

② 模拟量I/O模块

③ 通信模块

④ 功能模块

不同类型的模块可以组合搭配，一起做S7-200 CPU的扩展模块。

1、输入I/O扩展模块

数字量I/O扩展模块有：

① EM221：数字量输入扩展模块。包括

8点 x 24VDC

8 x 120/230VAC

16 x 24VDC

② EM222： 数字量输出扩展模块

4 x 24VDC/5A

4 x 继电器/10A

8 x 24VDC/0.75A

8 x 继电器/2A

8 x 120/230VAC/0.5A

③ EM223：数字量输入/输出混合模块

4 x 24VDC输入；4 x 24VDC/0.75A输出

4 x 24VDC输入；4 x 继电器/2A输出

8 x 24VDC输入；8 x 24VDC/0.75A输出

8 x 24VDC输入；8 x 继电器/2A输出

16 x 24VDC输入；16 x 24VDC/0.75A输出

16 x 24VDC输入；16 x 继电器/2A输出

不同类型的数字量模块可以同时连接到CPU后面。

2、模拟量扩展模块

除了CPU224 XP外有两通道模拟量输入/一通道模拟量输出的简单模拟量I/O组外，其他CPU都需要加模拟量扩展模块才能获得模拟量I/O能力。

① EM231：4通道电源/电流模拟量输入

② EM231 RTD：2通道热电阻温度输入模块

③ EM231 TC：4通道热电偶温度输入模块

④ EM235：4通道电压、电流输入/1通道电压、电流输出模块

3、通信模块

除CPU本体上的通信口可以支持PPI/MPI和自由口通信之外，S7-200系列使用扩展模块支持更多的通信模式。

这些通信模块有：

① EM277：PROFIBUS-DP/MPI通信模块。带DB-9插座，可连接到PROFIBUS-DP和MPI网络上。EM277也可以用于连接西门子的HMI产品

② EM241：模拟音频调制解调器（Modem）模块，带RJ11电话插口。支持自动电话拨号等功能

③ CP243-1：以太网模块，带RJ45接口，可连接到支持TCP/IP标准的以太网中，与西门子的其他CP243模块、CP343/CP443模块，或西门子软件（OPC Server）通信

④ CP243-1 IT：带因特网功能的以太网模块，除CP243-1的功能外，还支持FTP、HTTP、E-mail等IT功能

⑤ CP243-2：AS-Interface（执行器－传感器接口）主站模块。AS-Interface从站可以连接到端子上。一个完整的系统还需要AS-Interface电源等设备

4、功能模块

S7-200目前有一种特殊功能模块：

EM253：定位处理模块，支持开环速度和定位控制。一般用于控制步进电机控制器和伺服电机控制器。支持RS422/RS-485差动输出和漏极开路输出。每个模块可以控制一个轴。使用多个模块的情况下也不能进行复杂的插补计算

5、S7-200CPU 附件的模块个数

不同型号的CPU所带的扩展模块数目不同。

扩展模块连接个数

智能扩展模块连接个数

6、关于扩展的常见疑问

问：如果 CPU 和扩展模块占用的安装长度过了设备允许的范围，是否可以在导轨间分开安装？

答：可以。西门子提供一条长度为 0.8 m 的扩展模块总线延长电缆，订货号为 6ES7 290－－6AA20－－0XA0。一套 S7-200 系统中只能允许加一条总线延长电缆。

问： EM 277 等模块是否算在CPU能够附加的扩展模块数目内？

答：所有的智能模块都占用CPU连接的模块数，与普通模块一起计算个数。

问：CPU是否计算在扩展模块内？

答：顾名思义，扩展模块指在CPU本体上加挂的模块，而不包括CPU。

问：智能模块连接到CPU上是否有特殊位置的要求？

答：所有的S7-200 CPU从22版之后，任何模块都没有特殊的位置要求。

四、大I/O扩展能力

1、S7-200的大I/O能力取决于以下几个因素，这些因素之间互相影响、制约，必须综合考虑：

① CPU 的输入/输出过程变量映像区大小：
128 DI/128 DO；

16AI/16 AO(CPU 221/222)；

32AI/32 AO(CPU 224 以上)

② CPU本体的I/O点数：
CPU221（6DI/4DO）；

CPU222（8DI/6DO）；

CPU224/CPU224XP（14DI/10DO）；

CPU226（24DI/16D）

③ CPU带扩展模块的数目

④ CPU的5VDC电源是否满足所有扩展模块的需要

⑤ CPU所带智能模块对I/O地址的占用

2、电源及传感器电源输出：

根据CPU的型号不同，上图给出了直流供电（左图）和交流供电（右图）两种供电方式 。CPU的电源都在右上方，而右下方是传感器电源。

每一个CPU模块都有一个24VDC传感器电源，它为本机输入点和扩展模块继电器线圈提供24VDC。如果电源要求出了CPU模块24VDC电源的定额，你可以增加一个外部24VDC电源来供给扩展模块的24VDC。

注意：在给CPU进行供电接线时，一定要特别小心分清是哪一种供电方式，如果把220VAC接到24VDC供电的CPU上，或者不小心接到24VDC传感器输出电源上，都会造成CPU的损坏。

CPU输入电压范围

直流DC：20.4-28.8 VDC

交流AC：85-264 VAC(47-63 Hz)

五、CPU 224 XP的集成模拟量I/O

新产品CPU 224 XP在CPU上集成了两个模拟量输入端口和一个模拟量输出端口。模拟量I/O有自己的一组端子，如果不用，端子可以移走。

CPU224 XP本体模拟量I/O规格

CPU224 XP本体集成的模拟量I/O接线图如下：

a、此处表示A+和B+都可以接±10V信号

b、电流型负载接在I和M端子之间

c、电压型负载接在V和M端子之间

常问问题

问：CPU 224 XP本体上有没有电流信号模拟量输入？

答：没有。

问：CPU 224 XP本体上的模拟量输入为何响应速度是250ms，不同于模拟量扩展模块的数据？

答：是这样的。CPU 224 XP本体上的模拟量I/O芯片与模拟量模块所用的不同，应用的转换原理不同，因此精度和速度不一样。

问：CPU 224 XP的本体模拟量I/O如何寻址？

答：CPU 224 XP本体上的模拟量输入通道的地址为AIW0和AIW2；模拟量输出通道的地址为AQW0。

问：CPU 224 XP后面挂的模拟量模块的地址如何分配？

答： S7-200的模拟量I/O地址是以2个通道/模块的规律增加。所以CPU 224 XP后面的个模拟量输入通道的地址为AIW4；个输出通道的地址为AQW4，AQW2不能用。

问：CPU 224 XP上的模拟量输入是否需要在“系统块”中设置滤波？

答：由于CPU 224 XP本体上的模拟量转换芯片的原理与扩展模拟量模块不同，不需要选择滤波。