前面的文章我們介紹西門子ET200SP的故障安全型模拟量輸入F-AI 4xI（電流型）信号模塊，它是一種能連接兩線制或四線制電流傳感器的模塊，支持0~20mA或4~20mA的電流信号。除了電流型故障安全模塊，ET 200SP還有電壓型故障安全信号模塊。今天這篇文章，我們就來介紹下F-AI 4xU電壓型故障安全模塊。本文包括三個主題：

1. 外觀及接線；
2. 硬件組态；
3. 地址空間；

一、外觀及接線

ET 200SP F-AI 4xU 0~10V HF模塊，名稱中的“F”是“Fail-safe”的縮寫，表示“故障安全”；“AI”是“Analog Input”的縮寫，表示“模拟量輸入”；“4”表示有四個輸入通道，“U”表示電壓信号，“0~10V”表示接收的電壓信号的範圍為0~10V；“HF”是“High Feature”的縮寫，表示“高性能型”。因此，從它的名稱中可以看出，該模塊是一個具有四個模拟量輸入通道的、可接收0~10V電壓信号的、故障安全型信号模塊，其外觀如下圖所示：

模塊的上方有一個“DIAG”診斷LED指示燈，它有如下幾種狀态：

• 熄滅：背闆總線供電故障；
• 綠色閃爍：供電正常，尚未組态；
• 綠色常亮：供電正常，組态正常，無故障；
• 紅色閃爍：有故障；
• 紅綠交替閃爍：等待用戶确認（發生故障以後）；

模塊的下方有四排（八個）LED指示燈，第1排和第3排用來指示通道的狀态，第2排和第4排用來指示通道的故障。比如第1排的“.0”和“.1”兩個LED燈分别指示通道0和通道1的狀态，第2排的“F.0”和“F.1”兩個LED燈分别指示通道0和通道1的故障，其它兩排功能類推。通道狀态LED和通道故障LED有如下含義：

• 兩者都熄滅：通道取消激活或電源電壓L 缺失；
• 通道狀态LED綠色常亮，通道故障LED熄滅：通道已激活并且無故障；
• 通道狀态LED熄滅，通道故障LED紅色常亮：通道有故障；
• 通道狀态LED和通道故障LED交替閃爍：通道故障消除後需要用戶确認；

PWR LED指示燈用來指示電源狀态：

• 綠色常亮：模塊供電正常；
• 熄滅：供電故障；

F-AI 4xU 0~10V HF模塊使用A0和A1型基座，其引腳定義如下：

模塊（含基座）内部結構如下圖所示：

其中：

①背闆總線接口；②模數轉換器（ADC）；③傳感器電源/反極性保護；④用于對A1型基座的溫度測量（該模塊不支持）；⑤顔色标簽（編碼CC00，可選）；⑥外部電源濾波器（适用于白色基座）；

通道0連接兩線制電壓傳感器的接線原理圖如下圖所示：

多數情況下，我們之所以選用這種故障安全型模拟量輸入模塊，是為了确保模拟量信号的正确性。因此，一般把兩個通道組成一個通道組，即采用二選一（Ioo2）的傳感器評估方式，每個通道都連接一個電壓傳感器，如下圖所示：

連接四線制電壓傳感器接線原理圖如下圖所示：

其中：

通道0采用的外部電源供電，其它通道都是采用内部電源供電。建議使用内部電源供電，因為模塊可以對電源進行檢測，具有短路保護功能。

二、硬件組态

博途V16及以下版本的硬件目錄中沒有該模塊，需要安裝硬件支持包（HSP）才能使用。

首先去西門子官網下載博途相應版本的硬件支持包，然後單擊博途開發環境的“選項”→“支持包”，彈出如下對話框：

單擊按鈕“從文件系統添加”，在對話框中找到HSP的路徑，選中“HSP_V16_0308_001_ET200SP_FAI4_U_HF_1.0”（以博途V16）為例，如下圖所示：

然後單擊“安裝”，等待安裝完成。在網絡視圖中添加ET 200SP的接口模塊，在其硬件目錄中可以看到新添加的F-AI 4xU模塊，如下圖所示：

ET 200SP F-AI 4xU模塊支持兩種傳感器評估方式：一選一（1oo1）和二選一（1oo2）。當組态為1oo2評估時，通道0和通道2組成一個通道組，通道1和通道3組成一個通道組。硬件組态如下圖所示：

既然一個通道組中有兩個通道，連接兩個傳感器，那麼選擇那個傳感器作為通道組的值呢？

組态選項“标準值”（Unit Value，也稱為Standard Value）用來設置通道組的值，有兩種選擇：MIN和MAX。

• “MIN”：使用兩個通道中比較小的值作為通道組的值；
• “MAX”：使用兩個通道中比較大的值作為通道組的值。

比如，某時刻某通道組連接的兩個傳感器的值分别為8.8V和9.0V，如果标準值設置為MIN，則選擇8.8V（較小的值）作為通道組的值；如果标準值設置為MAX，則選擇9.0V（較大的值）作為通道組的值。标準值會作為通道組的值發送給F-CPU（安全CPU）。

兩個通道的傳感器的信号值不可能絕對相同的，總是存在一些差異。因此需要設置容差窗口。有兩種類型：絕對容差窗口和相對容差窗口。

• 絕對容差窗口（tolerance window abs）：在二選一（1oo2）傳感器評估中，用來設置通道組中兩個通道的差值的最大阈值，用滿量程信号的百分比來表示。比如，對于0~10V的電壓信号，設置絕對容差窗口值=5%，則兩個通道的最大差值=10*5%=0.5V。絕對容差窗口和差異時間配合使用。假設差異時間設置為100ms，如果兩個通道的信号差值大于絕對容差值（0.5V），且持續的時間超過差異時間（100ms），那麼安全模塊将檢測到一個誤差錯誤，并觸發診斷中斷。
• 相對容差窗口（tolerance window rel)：在二選一（1oo2）傳感器評估中，用來設置通道組中兩個通道的差值的最大阈值，用标準值的百分比來表示。接上面的例子，假設标準值選擇兩個傳感器的最大值（9V），相對容差窗口設置為5%，則兩個通道的最大差值=9V*5%=0.45V。如果超過該值并且持續時間超過差異時間，則安全模塊将檢測到一個誤差錯誤，并觸發診斷中斷。

三、地址空間

該模塊在安全CPU中占據的地址空間如下面的表格所示：

其中，x是模塊在硬件組态中的起始地址。比如起始地址是27，則在S7-1200/1500 CPU中，該模塊占用的輸入存儲區地址範圍為27~40，占用的輸出存儲區地址範圍為27~31。各字節的含義如下面的表格所示：

*表示僅對S-1200/1500的CPU适用，x=模塊的起始地址。

好了，關于F-AI 4xU模塊就先介紹到這裡。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!