是：通过模数转换器（A-D转换），将模拟量信号转换成数字量信号。并且以二进制补码的形式表示，占用两个字节，共16位，较高位为符号位。
16位二进制补码表示的数值范围是-32768~+32767，但模块的测量范围却不与数值范围相同。
测量范围为-27648~+27648，比如测量的电压为±10V，那么对应关系就是：
-10V=-27648
+10V=+27648
数值范围
与
测量范围
的不同，可以表示当传感器输入信号*的数据，这样CPU就能对故障进行诊断。
下表是输入信号与转换的数字值之间的对应关系：
1、模拟量值的规范化
无论外部的信号是什么（温度、压力、流量、速度），这些信号经模块转换后都用-27648~+27648范围的整数表示，这个整数没有单位，*不容易记忆。
我们在程序中使用模拟量时，如果程序中的数值和实际中的情况一致，那么将会*加方便。把无意义的数值转换成有实际意义的数据，就是模拟量的规范化。
2、SCALE指令
在经典STEP7软件中通过库的方式，提供规范化程序模块，在博途中把这些常用的功能块做成了指令。
SCALE指令就相当于经典STEP7中的FC105，用法相同。
示例：
利用压力传感器通过4-20mA信号，采集压力值，压力变送器量程0~0.6MPa，如果利用SCALE指令采集模拟量数据，如下图所示：
IN：模拟量数据地址，在硬件组态中可查到具体地址，以%IW开头（与经典STEP7不同）。
HI_LIM：量程上限，本示例为压力变送器上**程0.6，数据类型为浮点数。
LO_LIM：量程下限，本示例为压力变送器上**程0.0，数据类型为浮点数。
RET_VAL：错误代码，当转换出错时可根据代码提示查找错误。
OUT：转换值，通过指令规范化后的实际值，数据类型为浮点数。
BIPOLAR：极性选择，0=单极性，1=双极性。
除了利用SCALE指令进行数据转换，当然你也可以自己利用数学方法，构造出转换程序，博途中提供很方便的指令。
但是不建议这么做，既然有了SCALE指令再去自己写算法，显然这么做很浪费精力。这些指令经过了多次验，肯定不会出问题，自己编写的程序，容易出差错。
在博途中增加了缩放
SCALE_X
和
NORM_X
标准化两个指令，也可以通过这两个指令进行规范化，但要比SCALE指令复杂点，可以试着自己编写。
3、循环采集
对于模拟量信号，在短时间内不会出现很大的波动，没必要在主程序中每个周期都扫描采集，可以利用循环中断，实现固定时间间隔进行采样。
新建一个组织块，类型选择为Cyclic interrupt（循环中断），如下图所示：
上图中的时间间隔单位是μs，数值范围250~60000000（250μs~60s）
把我们编写的模拟量采集程序块，拖拽到循环中断OB30中，即可实现每隔500ms对模拟量进行一次采样。
要点一
模拟量输入模块分辨率的示意图
西门子S7-300/400的模拟量输入的分辨率用位来表示，如下图所示：
要点二每个ET200MP分布式从站， PROFINET接口：30个
注意：上表是只考虑输入输出过程映像区的较大模块数量，实际应用时用户还需要考虑所使用的控制器、接口模块、电源等其它因素的限制。
（3）西门子为每一款称重模块提供*的调试软件和例子程序，用户只需要将例子程序根据实际的硬件配置做简单修改，然后下载到PLC中即可。例子程序中不仅包括PLC程序，还包括完整的触摸屏画面，用户可以根据自己的需要对程序和画面进行修改，实现个性化定制。另外，有些称重模块还集成了模拟量输出、数字量输入和数字量输出，对于OEM设备制造商来说，西门子称重模块是较灵活、较经济的解决方案。
（4）西门子称重模块从外形上很像普通的模拟量模块，但是它是一款功能强大的工艺模块，它具备称重仪表和称重变送器的所有功能，比如零点标定、砝码标定、去皮、清零等。有些称重模块还内置了专门的称重控制算法，用于皮带秤、失重秤、配料秤、冲板流量计、检重秤等应用；
（5）有些称重模块可以与PLC集成使用，也可以脱离PLC独立运行。
我们来介绍一下西门子S7-300的硬件结构，并和大家讲一下S7-300各模块是按照什么顺序来组态的。
功能介绍
前言
众所周知，2021以来工控产品因为造成普遍缺芯，随之而来的，各工控产品一轮又一轮的涨价，并且货期的无法*。作为西门子一款很受欢迎产品-ET200SP，价格也是飞涨，
一个ProfiNet协议的适配器由平常的一千多涨到现在的一万多，甚至还不一定有**
。
作为系统集成商是非常痛苦的。基于*货期，并且*性价比情况下，开始尝试了一下国产远程IO模块。
PROFINET是一种**点、开放的工业以太网标准。Profinet满足自动化所有要求，是实现工厂自动化过程自动化和安全性的解决方案。下面我们用西门子1200与华杰智控Profinet分布式IO模块——
VM3209B
进行测试。
下面我们开始上装备：
1：西门子1214C一个
2：信号发生器一个
3：远程IO 一个
4：USB-485通信线（测试485modbus功能）
5：网线2根
6：开关电源及廉价万用表各1个
步骤1：对远程IO模块进行配置名字
可以通过厂家赠送的软件进行连接设备，系统会临时分配一个IP对模块进行设置名称。根据官方文档，设备名称只能包含 26 个字母（包含大小写）、 10 个数字和下划线， 不能用其他特殊字符。
步骤2：对profnetIO进行配置
PROFINET 参数包含 COM 端口参数和 IO 参数两部分；这边主要对设备类型、IP以及485设备通信区域的设备，比如站号、寄存器地址等。
步骤3：生成GSD文件
点击软件生成的 GSDML 文件，自动保存到当前路径的子文件 edatabase 里面， 这个文件是西门子软件需要的。
步骤4：导入GSD文件到博途里面
打开博途软件的 选项》 管理通用站描述符文件（GSDML） 菜单，找到刚才生成的GSD文件，点击确定。
步骤5：在博途里面拖出远程IO进行使用
简单拖拽就可以进刚添加进去的远程IO，进行拖出来，直接使用。
步骤6：查看设备分配的地址
通过查看远程IO设备概览，可以看到自动分配好了。可以看到，对应的关系：
%IW2----%IW17 模拟量输入（
1
~
8
通道）
%QW2---%QW17 模拟量输出（
1
~
8
通道）
%IW18----%IW29 modbus输入寄存器（
40001-40006
）
%QW18---%QW19 modbus输出寄存器（
400010
）
步骤7：通过博途在线监控
*，我们对%QW进行赋值8192值，此时通过万用表，可以测量到8.2mA的电流。
模拟量输出正常。
其次，我们通过信号给定电流值，这边%IW2，可以信号隔离器变化而变化。（0~20000的值）
（此处工程师忘记拍照，缺图，脑补）
较后，我们将电脑通过Modbus Slave作为站1，来做modbus从站。通过监测，实现了485转PN的目的。还是非常方便的。
01
确定基准电位点很重要
，一个新来的售后同事找我讨论模拟量模块的问题，他在售后上遇到了一些麻烦，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*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*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。
02
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**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**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*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：
M +：
测量导线（正）
M -：
测量导线（负）
MANA：
模拟量模块基准电位点
这里需要注意MANA ，不同的接线方式都是以MANA 为参考基准电位。
M：
接地端子
L +：
24 VDC电源端子
UCM：
MANA与模拟量输入通道之间或模拟量输入通道之间的电位差
UCM共模电压，有两种：
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
03
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。
04
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**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**连接，下面为引用手册的提示部分。
05
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。
06
使用非隔离的模拟量模块连接非隔离的传感器
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，**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便宜，越是使用这样仪表的地方，地通常打得都不会好，就*别提接地网和等电位连接了。
不采取措施肯定有问题，***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。
写在较后：
本次通过使用华杰智控的模块，对远程IO的配置和使用还是很容易上手的，功能也是特别方便。以前用plc做modbus的轮询非常麻烦，通过这个模块，简单配置，就能把对应的寄存器直接映射到IW和QW地址上。值得**。
较后希望赶紧结束，生活恢复正常。
作 者 简 介
赖伯海
从事自动化控制十余载，从事各种水处理自动化控制，熟悉AB、施耐德、西门子、三菱等主流PLC程序开发及画面组态制作及应用，对各自控仪表也有深入研究