2.3 S7-1500 PLC信号模块
S7-1500 PLC的信号模块SM是CPU模块与控制设备之间的接口。外部信号通过信号模块传送到CPU模块进行计算和逻辑处理后，逻辑结果和控制命令通过信号模块输出到控制设备，从而达到控制设备的目的。外部信号主要分为数字量信号和模拟量信号，因此信号模块也分为数字量输入DI/输出DQ模块和模拟量输入AI/输出AQ模块。
S7-1500 PLC信号模块的宽度尺寸有35mm和25mm两种，通过前连接器连接。前连接器如图2.44所示。图2.45为内部电位桥的连接，+24V直流电压经过电位桥传导送到下一个模块。
图2.44 前连接器
图2.45 内部电位桥的连接
2.3.1 数字量输入模块
1. 型号名称
S7-1500 PLC数字量输入模块的型号以SM521开头：5表示S7-1500系列；2表示数字量；1表示输入类型。S7-1500 PLC常用的数字量输入模块如图2.46所示：DI表示数字量输入；16（32）表示输入通道数；24VDC表示输入额定直流电压；BA表示基本型，基本型不需参数化，没有诊断功能（HF表示高性能）。常用数字量输入模块的技术参数见表2.17。
图2.46 数字量输入模块
表2.17 常用数字量输入模块的技术参数
2. 接线
数字量输入模块的接线基本相似，下面以DI 16×24VDC HF模块为例进行介绍，其接线图如图2.47所示，按每组8个进行电气隔离。
图2.47 DI 16×24VDC HF模块接线图
【实例2.5】数字量输入模块与光电开关的接线。
图2.48是3线制PNP型光电开关与数字量输入模块接线图。光电开关引出三根线：棕色线接电源24V正极；蓝色线接电源负极；黑色线为控制信号线，连接输入端子10（I1.0）。
图2.48 3线制PNP型光电开关与数字量输入模块接线图
2.3.2 数字量输出模块
1. 型号名称
S7-1500 PLC数字量输出模块的型号以SM522开头：5表示S7-1500系列；第一个2表示数字量；第二个2表示输出类型。S7-1500 PLC常用的数字量输出模块如图2.49所示：DQ表示数字量输出；8（16、32）表示输出通道数；24VDC/0.5A表示输出额定电压为直流24V，每个通道的额定电流为0.5A，输出类型为晶体管输出；230VAC/2A表示输出额定电压为交流230V，额定电流为2A，输出类型为继电器输出；ST表示标准型。常用数字量输出模块的技术参数见表2.18。
图2.49 数字量输出模块
表2.18 常用数字量输出模块的技术参数
2. 接线
（1）晶体管输出类型的接线
晶体管输出类型的数字量输出模块的接线基本相似，下面以DQ 16×24VDC/0.5A ST模块为例进行介绍，其接线图如图2.50所示，按每组8个进行电气隔离。
（2）继电器输出类型的接线
继电器输出类型的数字量输出模块的接线基本相似，下面以DQ 8×230VAC/5A ST模块为例进行介绍，其接线图如图2.51所示，8个数字量继电器输出，每个输出都是电气隔离的。
图2.50 DQ 16×24VDC/0.5A ST模块的接线图
图2.51 DQ 8×230VAC/5A ST模块的接线图
2.3.3 数字量输入/输出混合模块
1. 型号名称
S7-1500 PlC数字量输入/输岀混合模块的型号以SM523开头：5表示S7-1500系列；2表示数字量；3表示数字量输入/输出混合型，目前常用的型号为DI 16/DQ16×24VDC，技术参数见表2.19。
表2.19 数字量输入/输出混合模块的技术参数
（1）16路数字量输入，以16个为一组进行电气隔离，额定输入电压为24VDC，适用于开关和2/3/4线制接近开关。
（2）16个数字量输出，按每组8个进行电气隔离，额定输出电压为24VDC，每个通道的额定输出电流为0.5A。
2. 接线
数字量输入/输出混合模块的接线图如图2.52所示。
图2.52 数字量输入/输出混合模块的接线图
2.3.4 模拟量输入模块
由模拟量输入模块输入的模拟信号需转换为数字信号后才可传送到CPU模块进行计算和处理。例如，测量温度信号为0°～100°，温度的变化对应输出为0～10V的电压信号，通过A/D（模/数）转换器按线性比例关系转换为数字量信号为0～27648，即可传送到CPU模块进行计算和处理，也可以发送到人机界面用于温度显示。S7-1500 PLC标准型模拟量输入模块为多功能测量模块，具有多种测量类型，每个通道的测量类型和范围都可以选择。
图2.53 模拟量输入模块
1. 型号名称
S7-1500 PLC模拟量输入模块的型号以SM531开头：5表示S7-1500系列；3表示模拟量；1表示输入类型。S7-1500 PLC常用的模拟量输入模块（AI）如图2.53所示：AI表示模拟量输入；4表示通道数；U/I/RTD/TC表示测量类型为电压/电流/热电阻/热电偶。模拟量输入模块的技术参数见表2.20。
表2.20 模拟量输入模块的技术参数
2. 接线
模拟量输入模块的接线基本相似，下面以AI 8×U/I/RTD/TC ST模块为例进行介绍。
（1）测量电压时的接线
模拟量输入模块AI 8×U/I/RTD/TC ST测量电压时的接线图如图2.54所示。电压类传感器与每个通道4个端子中的第3个和第4个端子连接，其他通道接线类似。模拟量输入模块需要配接24V直流电压，用前连接器供电，如图2.55所示。
注意：以下所有图中的虚线连接均是指当有干扰信号时所采用的等电位连接电缆。
图2.54 模拟量输入模块测量电压时的接线图
图2.55 用前连接器供电
（2）使用4线制变送器测量电流时的接线
模拟量输入模块AI 8×U/I/RTD/TC ST的4线制变送器的电流测量接线图如图2.56所示。一个4线制变送器有2根线连接24V供电，2根输出信号线连接模拟量输入通道中第2个和第4个端子上，其他通道的接线类似。
（3）使用2线制变送器测量电流时接线
模拟量输入模块AI 8XU/I/RTD/TC ST的2线制变送器的电流测量接线图如图2.57所示。
图2.56 4线制变送器测量电流时的接线图
图2.57 2线制变送器测量电流时的接线图
（4）电阻传感器或热电阻的2线制、3线制、4线制接线
电阻传感器或热电阻的2线制、3线制、4线制接线图如图2.58所示。每个传感器的接线都需要占用2个通道，使用1、3、5、7通道的第3个和第4个端子向传感器提供恒流源信号IC+和IC-，在热电阻上产生电压信号，使用相应通道0、2、4、6通道的第3个和第4个端子作为测量端。
图2.58 电阻传感器或热电阻的2线制、3线制、4线制接线图
（5）使用每个通道中的第3个、第4个端子进行热电偶的接线，如图2.59所示。
图2.59 热电偶的接线图
2.3.5 模拟量输出模块
模拟量输出模块可将数字量信号转换为模拟量信号输出。模拟量输出模板只有电压和电流两种信号。目前模拟量输出模块都是16位高分辨率模块，精度非常高，由CPU处理后的数字量信号传送到模拟量输出模块内部后，经过数/模转换器将数字量信号0～27648按线性比例关系转换为模拟量信号0～10V并输出，用于控制相关设备。
图2.60 模拟量输出模块
1. 型号名称
S7-1500 PLC模拟量输出模块的型号以SM532开头：5表示S7-1500系列；3表示模拟量；2表示输出类型。S7-1500 PLC常用的模拟量输出模块（AQ）如图2.60所示：AQ表示模拟量输出；4表示通道数；U/I表示输出类型为电压/电流。模拟量输出模块的技术参数见表2.21。
表2.21 模拟量输出模块的技术参数
2. 接线
模拟量输出模块的接线基本都相似，下面以AQ 4×U/I ST模块为例进行介绍。
（1）电压输出接线
模拟量输出模块电压输出接线图如图2.61所示，包含2线制和4线制，两种线制的电压类负载接线均占用1个通道，通道中的端子1、2短接，端子3、4短接后，分别接到负载上。
（2）电流输出接线
模拟量输出模块电流输出接线图如图2.62所示，使用通道中4个端子中的第1个和第4个端子连接负载。
图2.61 模拟量输出模块电压输出接线图
图2.62 模拟量输出模块电流输出接线图
2.3.6 模拟量输入/输出混合模块
S7-1500 PLC模拟量输入/输出混合模块的型号以SM534开头：5表示S7-1500系列；3表示模拟量；4表示模拟量输入/输出类型。例如，AI 4×U/I/RTD/TC/AQ 2×U/I ST模块，有4个模拟量输入、2个模拟量输出。模拟量输入/输出混合模块的技术参数见表2.22。
表2.22 模拟量输入/输出混合模块的技术参数
