1、確定基準電位點相當重要

當S7 300現場模擬量模塊的讀數保持不變，無論如何調整都顯示32767時，這種情況相當棘手。雖然大家都對模擬量模塊很熟悉，但類似的問題仍然時有發生。就來討論一下這個問題。

針對讀數不變的問題，如果始終顯示32767沒有變化，實際上已經超出量程。如果值為0，那就需要注意模擬量是否存在問題，使用萬用表測量現場信號并未超出范圍。為什么會出現這兩種現象呢？這是由于選擇的參考電位不同所致。例如，如果現場傳來的信號是5V，那么首先要問的是，基準點是多少伏？在10~15之間的電壓也是5V，在-10~-5之間同樣也是5V。如果測量端的基準電位是0V，那么就會出現測量問題，因此必須確保兩端的電位相等。模擬量模塊的基準電位點是MANA，所有的接線都與之相關。

2、隔離與非隔離問題系列

這里的隔離指的是模擬量模塊的基準電位點MANA與地（也是PLC的數據地）之間的隔離。隔離模塊的MANA與地M可以不連接，以MANA作為測量端的參考電位；非隔離模塊的MANA與地M必須連接，這樣地M就變成了MANA作為測量端的參考電位。隔離模塊的好處在于可以避免共模干擾。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。在S7-300中，只有一款SM334（除了SM355）模塊是非隔離的，此外，CPU31XC集成的模擬量也是非隔離的，它們的共同特點是模塊的輸出和輸入共用M端。

同樣，傳感器也存在隔離與非隔離的問題。通常，非隔離傳感器的電源負端與信號負端共用一個端子，例如傳感器有三個端子L、M和S+，通過L、M端子為傳感器供電，S+、M為信號輸出，共用M端。判斷傳感器是否隔離好還是參考手冊。隔離傳感器的信號負端與地M可以不連接，以信號負端作為信號源端的參考電位。非隔離傳感器的信號負端必須接地于源端，以源端的地作為信號的參考電位。

下面是如何確保測量端和信號源端電位相等的接線問題。在下面提供的連接圖中所使用的縮寫詞和助記符的含義如下：

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是造成模擬量值超出上限的主要原因。不同模塊的UCM大值不同。

UISO：MANA和CPU的M端子之間的電位差

3、利用隔離模擬量模塊連接獨立的傳感器

將隔離傳感器與隔離模擬量信號相連如下圖1所示：

圖1連接隔離的傳感器至隔離的模擬量輸入模塊

這一方法十分簡便，均與地隔離，無需接地，但是輸入信號（傳感器）的負極若超過MANA的大電壓限制UCM，比如SM331（6ES7331-7KF02-0AB0）為2.5 VDC，則需要將信號負極短接至MANA，否則可能發生超限問題。實地觀察顯示，幾乎所有的超限問題都源于未連接信號負極至MANA。若UISO超過限制，例如75V DC，則需連接信號負極、MANA端以及接地端M，此時模塊以大地M端作為參考電位，實際上不再隔離，這種情況相對罕見。

有些模塊通道組之間是隔離的，無MANA，例如模塊6ES7331-7NF10-0AB0，其接線如圖2所示：

此時每個通道組（每組2通道）的M-即為MANA，輸入通道組之間UCM大可達75VDC。

在完全隔離的情況下，只需將信號負極連接至MANA端即可（除2線制和電阻測量外）。每個模塊接線圖手冊中均建議將MANA接地，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。

4、采用非隔離模擬量模塊連接隔離傳感器

現我將介紹采用非隔離模擬量模塊連接隔離傳感器的情形，模塊的MANA與地M不隔離，因此必須連接MANA與地M，模擬量的參考點電位變為地M，典型接線如圖3所示：

非隔離模塊要求連接MANA與地M，例如模塊SM334(6ES7334-0CE01-0AA0)，手冊中強調必須連接。

5、運用隔離模擬量模塊連接非隔離傳感器

若傳感器不隔離，則信號源端以傳感器本地地為基準點電位，而模塊隔離，以MANA點為測量基準電位，典型接線如圖4所示：

由圖4可見，非隔離傳感器信號負極在源端接地，但若連接多個非隔離傳感器且分布在不同地方（不同接地點），將變得復雜。各傳感器信號負極可能存在共模電壓UCM，為消除UCM，需將各信號負極在源端使用短且粗的導線進行等電位連接，由于模塊的MANA和信號源端地可能存在電位差，還需將MANA與源端地進行等電位連接。此時不能在模塊處進行短接，否則無法消除UCM。若工廠接地不佳，好還是采用隔離傳感器。

6、采用非隔離模擬量模塊連接非隔離傳感器

若使用非隔離模擬量連接非隔離傳感器，則需將所有點接地并進行等電位處理，典型接線如圖5所示：

從圖5可見，根據隔離與非隔離的要求，模塊不隔離，必須連接MANA與地M，傳感器不隔離則需連接信號負極至本地地，這樣一邊以信號源地作為基準點，一邊以模塊地M作為基準點，為消除兩者之間的電位差（共模電壓UCM），需使用足夠粗的導線進行等電位連接。

如果整個工廠建立了一個等電位的接地系統，使用非隔離的儀表和模塊就相對簡單，只需將MANA連接到本地地M即可，因為每個地點都具有相同的電位。但通常情況下，實際情況往往與期望相反。由于非隔離儀表的價格較為便宜，它們通常被應用在接地不良的地方，更別提接地網和等電位連接了。如果不采取措施來確保等電位，肯定會出現問題。使用萬用表進行測量時，由于萬用表與地隔離，共模電壓UCM的大值可能會有所不同，這與模塊的情況不同。因此，建議使用隔離的傳感器和模塊。

經過一系列的討論，終的結論是模擬量接線的各種方式都匯聚在一個要點上，即信號源端與測量端必須保持等電位。

在這里，我覺得有必要再擴展一下，利用這個原則也同樣可以解決數字量接線問題。下面是我在現場遇到的一個問題，如圖6所示，CPU與I/O的供電是分開的，I/O是一個非隔離模塊。當現場給出信號時，但是I/O模塊的輸入指示燈沒有亮起，在CPU中也無法讀取。使用萬用表進行測量時，在端子上有24V電壓。經檢查，模塊本身沒有問題，但將兩個電源PS的M端短接后，就可以檢測到輸入信號，這也是由于參考點電位不同造成的。希望這個小提示能幫助大家解決現場模擬量接線的問題。