


西门子 6ES7138-4CA01-0AA0 是SIMATIC ET 200S 分布式 I/O 系统的智能模拟量输入模块(AI 4x13bit,带 HART 协议),核心定位是为过程工业场景提供高精度模拟量信号采集,同时支持 HART 协议双向通信,可实现传感器的远程组态、诊断与参数调整,是 ET 200S 分布式系统中适配过程控制的关键组件。


| 核心信息 | 具体说明 |
|---|---|
| 产品名称 | SIMATIC ET 200S 模拟量输入模块 |
| 型号标识 | AI 4x13bit HART(订货号 6ES7138-4CA01-0AA0) |
| 产品定位 | 分布式过程控制专用模拟量输入模块,支持 HART 协议,适配高精度信号采集 |
| 适配系统 | 仅兼容 ET 200S 分布式 I/O 系统,需搭配 IM151 接口模块(如 IM151-1)、ET 200S 电源模块(PM-E/PM-D)使用 |
| 产品状态 | 已停产,西门子官方推荐替代型号为 6ES7138-4CA50-0AA0(功能兼容,性能优化) |
| 核心优势 | 支持 HART 协议、13 位高分辨率、通道间电气隔离、抗干扰能力强、支持冗余配置 |
| 安装方式 | 标准 35mm DIN 导轨安装(ET 200S 模块式拼接,节省柜内空间) |
| 参数 | 数值 / 说明 |
|---|---|
| 输入类型 | 模拟量输入(AI),4 路差分输入,支持 HART 协议传感器 / 变送器 |
| 输入信号范围 | 标准量程(可通过软件配置):- 4~20mA(两线制 / 四线制)- 0~20mA- 0~10V- ±10V- 其他可选量程(如 0~5V、±5V) |
| 分辨率 | 13 位(含符号位),实际有效精度 ±0.1%(满量程,25℃) |
| 转换时间 | 每通道典型 2.5ms(4 通道同时采集时总转换时间≤10ms) |
| 电气隔离 | 通道间、通道与背板总线间双重电气隔离(500V AC,1 分钟),抗干扰能力更强 |
| HART 协议特性 | 支持 HART 5/6 协议,双向通信(同时传输模拟量测量值和 HART 数字信号),不影响模拟量信号传输 |
| 电源需求 | 由 ET 200S 背板总线供电(24V DC),每模块功耗约 2.5W |
| 工作温度 | 0°C 至 60°C(工业级宽温,适配过程工业恶劣环境) |
| 存储温度 | -20°C 至 + 85°C |
| 防护等级 | IP20(控制柜内安装,防大于 12mm 固体异物) |
| 模块尺寸 | 25mm(宽)×125mm(高)×110mm(深),重量约 0.3kg(ET 200S 标准紧凑型尺寸) |
| 连接方式 | 螺钉端子连接(可接线径 0.5~1.5mm²),支持笼式弹簧端子(防松动设计) |
| 抗干扰特性 | 符合 EN 61000-6-2 工业抗干扰标准,耐受变频器、电机等设备产生的电磁干扰 |
同时传输模拟量测量值(4~20mA)和 HART 数字信号,无需额外布线;
远程组态:通过 PLC 或上位机软件(如 Step7、TIA Portal)远程设置传感器参数(如量程、单位、报警阈值);
远程诊断:实时监测传感器状态(如故障、过载、接线松动),获取设备健康信息,降低现场维护成本;
数据交互:读取传感器的附加数据(如温度补偿值、设备序列号),支持过程优化。
通道间电气隔离:避免通道间信号干扰,提升测量稳定性;
宽温适配(0~60°C):耐受过程工业现场的高温、低温环境;
抗干扰设计:采用滤波电路和屏蔽技术,抵御电磁干扰和电网波动;
支持冗余配置:可接入 ET 200S 冗余系统(如 IM151-7CPU 冗余),满足高可靠性需求场景。
软件组态量程:无需硬件跳线,通过 Step7 或 TIA Portal 灵活配置每路通道的输入信号类型和量程;
状态指示:模块正面 LED 指示灯(电源、总线、通道故障),直观判断模块和通道工作状态;
热插拔支持:在 ET 200S 系统运行时可带电插拔,维护无需停机,减少生产中断。
化工行业:采集反应釜的压力、温度、液位信号(HART 协议压力变送器、热电偶),通过 HART 协议远程调整变送器量程,实时诊断设备故障;
石油天然气:井口压力、流量测量(HART 涡街流量计、压力传感器),分布式采集数据传输至中央 PLC,支持远程维护;
水处理行业:自来水厂 / 污水处理厂的浊度、pH 值、溶解氧信号采集(HART 水质传感器),配合 PLC 实现加药系统闭环控制;
制药行业:反应罐的温度、压力、液位精确采集,满足 GMP 合规要求,支持传感器参数追溯。
搭配 ET 200S 分布式 I/O 系统(IM151-1 接口模块),构建车间级分布式过程监控站,采集分散在不同工位的过程变量(如化工车间多个反应釜、水处理厂多个水池),通过 PROFIBUS-DP/Profinet 上传至中央 PLC(如 S7-400/1500);
适用于大型厂房、长距离布线场景(如冶金厂、电厂辅控系统),减少模拟量信号衰减,提升采集精度。
原有 ET 200S 系统升级,将普通模拟量模块替换为该模块,实现对新增 HART 传感器的兼容,无需重构分布式架构;
老过程控制系统(如 S7-300+ET 200S)的模拟量采集升级,通过 HART 协议实现传感器远程诊断,降低现场维护工作量。
化工、核电等行业的关键工艺环节,支持 ET 200S 冗余配置,模块故障时自动切换备用通道 / 模块,保障过程控制连续性;
重要设备的状态监测(如大型压缩机的振动、温度信号采集),通过 HART 协议实时监控传感器健康,提前预警故障。
| 模块型号 | 通道数 | 分辨率 | 核心差异 | 适配场景 |
|---|---|---|---|---|
| 6ES7138-4CA01-0AA0 | 4 路 | 13 位 | 支持 HART 协议,通道间隔离 | 过程工业、HART 传感器适配、远程诊断 |
| 6ES7138-4DA00-0AA0 | 4 路 | 16 位 | 无 HART 功能,更高分辨率(±0.05%) | 高精度模拟量采集,无 HART 需求场景 |
| 6ES7138-4CB10-0AB0 | 8 路 | 13 位 | 支持 HART 协议,8 通道高密度设计 | 过程工业多通道采集,需 HART 功能 |
| 6ES7138-4CA50-0AA0 | 4 路 | 13 位 | 替代型号,工艺优化,HART 功能兼容 | 新系统搭建、老型号替换 |
必须搭配 ET 200S 专用电源模块(PM-E/PM-D,如 6ES7138-4FB00-0AB0)和 IM151 接口模块(如 IM151-1 ST),不可与其他系列模块混用;
连接 HART 传感器时,两线制传感器需由模块提供 24V DC 馈电(需在软件中启用馈电功能),四线制传感器需独立供电。
需配备 HART 调制解调器(如西门子 USB HART 调制解调器 6ES7972-0CB20-0XA0),并在 Step7/TIA Portal 中安装 HART 配置软件(如 SIMATIC PDM);
通信链路:模块通过 ET 200S 背板总线与 IM151 接口模块通信,再通过 PROFIBUS-DP/Profinet 连接 PLC,HART 信号叠加在模拟量线路上,无需额外布线。
模拟量信号需使用屏蔽双绞线,屏蔽层单端接地(靠近 PLC 侧),减少电磁干扰;
两线制 HART 传感器接线:传感器 “+” 接模块输入端子 “+”,传感器 “-” 接模块输入端子 “-”,确保极性正确;
长距离布线(>100m)时,需考虑信号衰减,建议选用截面积≥1.0mm² 的电缆。
该型号已停产,官方推荐替代型号为 6ES7138-4CA50-0AA0,两者功能、电气参数、尺寸、接线方式完全兼容,可直接替换,无需修改软件组态和接线;
替代型号优化了 HART 通信稳定性和抗干扰性能,更适配新型 HART 传感器。
模块无信号:检查电源供电、传感器接线、量程配置,两线制传感器需确认模块馈电功能已启用;
HART 通信失败:检查 HART 调制解调器连接、PDM 软件配置,确保传感器支持 HART 5/6 协议;
通道故障(LED 灯报警):检查对应通道接线、传感器是否故障,可通过 PDM 软件读取 HART 故障信息定位问题。
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