S7-300400熱電偶的接線及信號處理

1、S7-300/400熱電偶的接線及信號處理1 .熱電偶的概述1.1 熱電偶的工作原理熱電偶和熱電阻一樣，都是用來測量溫度的。熱電偶是將兩種不同金屬或合金金屬焊接起來，構成一個閉合回路，利用溫差電勢原理來測量溫度的，當熱電偶兩種金屬的兩端有溫度差，回路就會產(chǎn)生熱電動勢，溫差越大，熱電動勢越大，利用測量熱電動勢這個原理來測量溫度。結構示意圖如下:澗量端II帶有正極或負極物電偈，補償導線H參考端U導線u熱電壓采集點u圖1熱電偶測量結構示意圖注意：如上圖所示，熱電偶是有正負極性的，所以需要確保這些導線連接到正確的極性，否則將會造成明顯的測量誤差為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，安裝要求如下： 組成熱電偶

2、的兩個熱電極的焊接必須牢固； 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路； 補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠； 保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離； 熱電偶對于外界的干擾比較敏感，因此安裝還需要考慮屏蔽的問題。1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別住屬熱電阻熱電偶信號的性質電阻信號電壓信號測量范圍低溫檢測高溫檢測材料一種金屬材料（溫度敏感變化雙金屬材料在（兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個不同金屬的兩端產(chǎn)生電動勢差）的金屬材料）測量原理電阻隨溫度變化基于熱電效應來測量溫度的性質來測量補償方式?3線制和4線制內(nèi)部補償和外部補償接線電纜接點要電阻直接接入可要通過補償導線直接接入到模板；或補償導

3、線接到參求以更精確的避免比接點，然后用銅制導線接到模板線路的的損耗表1熱電偶與熱電阻的比較2 .熱電偶的類型和可用模板2.1 熱電偶類型根據(jù)使用材料的不同，分不同類型的熱電偶，以分度號區(qū)分，分度號代表溫度范圍,且代表每種分度號的熱電偶具體多少溫度輸出多少毫伏的電壓，熱電偶的分度號有主要有以下幾種。B型。1820銠錯一粕錢C型02315鴇3稀土鴇26稀土E型-2701000鎳銘一銅銀J型-2101200鐵一銅銀K型?-2701372鎳銘一銀硅L型-200900鐵一銅銀N型-2701300鎳銘硅鑲硅R型-501769銠錯一粕S型-501769銠錯一粕T型-270400銅一銅銀U型?-270600銅

4、一銅銀?表2分度號對照表2.2可用的模板CPU®模板類型支持熱電偶類型S7-3006ES7331-7KF02-0AB0（8點）E,J,K,L,N6ES7331-7KB02-0AB0（2點）?E,J,K,L,N6ES7331-7PF11-0AB0（8點）B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,US7-4006ES7431-1KF10-0AB0（8點）B,E,J,K,L,N,R,S,T,U6ES7431-7QH00-0AB0（16點）B,E,J,K,L,N,R,S,T,U6ES7431-7KF00-0AB0（8點）B,E,J,K,L,N,R,S,T,U表3S7300/400支持熱電偶的模

5、板及對應熱電偶類型3 .熱電偶的補償接線3.1 補償方式熱電偶測量溫度時要求冷端的溫度保持不變，這樣產(chǎn)生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關系。若測量時冷端的環(huán)境溫度變化，將嚴重影響測量的準確性，所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補償?shù)拇胧?。由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到控制儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本可以用補償導線延伸冷端到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，但補償導線的材質要和熱電偶的導線材質相同。熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用

6、其他修正方法來補償冷端溫度變化造成的影響，補償方式見下表。溫度補償方式說明接線內(nèi)部補償使用模板的內(nèi)部溫度為參比直接用補償導線連接熱電偶到模擬量接點進行補償，再由模板進模板輸入端。行處理。外部補補償使用補償盒采集并補償參比可以使用銅質導線連接參比接點和模償盒接點溫度，不需要模板進行擬量模板輸入端。處理。熱電使用熱電阻采集參比接點溫阻度，再由模板進行處理。如果參比接點溫度恒定可以不要熱電阻參考表4各類補償方式3.2 各補償方式接線3.2.1 內(nèi)部補償內(nèi)部補償是在輸入模板的端子上建立參比接點，所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端，或通過補償導線間接的連接到輸入端。每個通道組必須接相同類型的熱電偶，

7、連接示意圖如下。CPU®支持內(nèi)部補償模板類型可連接熱電偶個數(shù)S7-3006ES7331-7KF02-0AB0最多8個（4種類型，同通道組必須相同）6ES7331-7KB02-0AB0最多2個（1種類型，同通道組必須相同）6ES7331-7PF11-0AB0最多8個（8種類型）表5支持內(nèi)部補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)圖2內(nèi)部補償接線注1:模板6ES7331-7KF02-0AB0和6ES7331-7KB02-0AB0需要短接補償端COMP+(10)和Mana(11),其它模板無。3.2.2 外部補償一補償盒補償盒方式是通過補償盒獲取熱電偶的參比接點的溫度，但補償盒必須安裝在熱電偶的參比接點

8、處。補償盒必須單獨供電，電源模塊必須具有充分的噪聲濾波功能，例如使用接地電纜屏蔽。補償盒包含一個橋接電路，固定參比接點溫度標定，如果實際溫度與補償溫度有偏差，橋接熱敏電阻會發(fā)生變化，產(chǎn)生正的或者負的補償電壓疊加到測量電勢差信號上，從而達到補償調(diào)節(jié)的目的。補償盒采用參比接點溫度為0c的補償盒，推薦使用西門子帶集成電源裝置的補償盒，訂貨號如下表。推薦使用的補償盒訂貨號帶有集成電源裝置的參比端，用于導軌安裝M72166-VVVVV輔助電源B1230VACB2110VACB324VACB424VDC連接到熱電偶1?1型2J型3K型4S型5R型6U型7T型參考溫度000c表6西門子參比接點的補償盒訂貨數(shù)

9、據(jù)十坨粕f nz-MiMAr供心叫 3川陽卜 n也檔電ivCOMP+GOUP-MANA'd-圖3S7-300模板支持接線方式圖3類型：熱電偶通過補償導線連接到參比接點，再用銅質導線連接參比接點和模板的輸入端子構成回路，同時由一個補償盒對模板連接的所有熱電偶進行公共補償，補償盒的9,8端子連接到模板的補償端COMP+(10和Mana(11),所以模板的所有通道必須連接同類型的熱電偶。 +-M酎酎州 00000000圖4S7-400模板支持接線方式圖4類型：模板的各個通道單獨連接一個補償盒，補償盒通過熱電偶的補償導線直接連接到模板的輸入端子構成回路，所以模板的每個通道都可以使用模板支持類型

10、的熱電偶，但是每個通道都需要補償盒。CPU®支持外部補償盒補償模板類型可連接熱電偶個數(shù)S7-3006ES7331-7KF02-0AB0最多8個(同類型)6ES7331-7KB02-0AB0最多2個（同類型）S7-4006ES7431-1KF10-0AB0取多8個（類型可不同）6ES7431-7QH00-0AB0最多16個（類型可不同）表7支持外部補償盒補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)3.2.3 外部補償一熱電阻熱電阻方式是通過外接電阻溫度計獲取熱電偶的參比接點的溫度，再由模板處理然后進行溫度補償，同樣熱電阻必須安裝在熱電偶的參比接點處。VttltKX圖5S7-300模板支持方式圖5類型：參

11、比接點電阻溫度計pt100的四根線接到模板的35,36,37,38端子,對應（M+,M-,I+,I-）,可測參比接點出溫度范圍為-25C至IJ85C,通道口上的熱電阻T圖6S7-400模板支持方式圖6類型：參比接點電阻溫度計的四根線接到模板的通道0,占用通道。以上這兩種方式，參比接點到模板的線可以用銅質導線，由于做公共補償，只能接同類型的熱電偶。CPU®支持熱電阻補償模板類型可連接熱電偶個數(shù)S7-3006ES7331-7PF11-0AB0最多8個（同類型）S7-4006ES7431-1KF10-0AB0最多6個（同類型）6ES7431-7QH00-0AB0最多14個（同類型）表8支持

12、熱電阻補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)3.2.4 外部補償一固定溫度如果外部參比接點的溫度已知且固定，可以通過選擇相應的補償方式由模板內(nèi)部處理補償，組態(tài)設置詳見下章節(jié)。CPUfe型支持固定溫度補償模板類型可連接熱電偶個數(shù)可設定溫度范圍S7-300?6ES7331-7PF11-0AB0最多8個（同類型）0c或50CS7-4006ES7431-1KF10-0AB0最多8個（同類型）-273.15C327.67C6ES7431-7QH00-0AB0最多16個（同類型）-273.15C327.67C6ES7431-7KF00-0AB0最多8個（同類型）-273.15C327.67C表9支持固定溫度補償?shù)哪０?/p>

13、及可接熱電偶個數(shù)從上表可以看出，300的模板只支持參比接點的溫度為0c或50c兩種，而400的模板支持可變溫度范圍，且范圍大。3.2.5 混合補償一熱電阻和固定溫度補償另外，除單獨補償方式外，可以使用相同參比接點給多個模板，通過電阻溫度計進行外部補償，S7-400的模板支持這種方式，補償示意圖如下。圖7混合外部補償補償過程：如圖所示，模板2和1有公共的參比接點，模板1進行外部電阻溫度計補償方式，由CPUS取RTD的溫度，然后使用系統(tǒng)功能SFC55（WR_PARM溫度值寫入到卞I1板2中，模板2選擇固定溫度補償?shù)姆绞?。SFC55只能對模板的動態(tài)參數(shù)進行修改，模擬量輸入模板的靜態(tài)參數(shù)（數(shù)據(jù)記錄0）

14、和動態(tài)參數(shù)（數(shù)據(jù)記錄1）的參數(shù)及數(shù)據(jù)記錄1的結構如下：參數(shù)數(shù)據(jù)記錄號參數(shù)分配方式SFC55STEP7用于中斷的目標CPU0否是測量方法0否是測量范圍0否是診斷0否是溫度單位0否是溫度系統(tǒng)0否是噪聲抑制0,是濾波0s是參比接點0否是周期結束中斷0否是診斷中斷啟用1是是硬件中斷啟用1是是參考溫度1是是上限1是是下限1是是表10S7-400模擬量輸入模板的參數(shù):國息示報捕入疆塊敷的裝據(jù)記錄1的結構0虐用某個參數(shù)，清將相應位設/互T760字節(jié)Q12 $ 4 5學 節(jié)常節(jié) 手字字由西甲BrE用件中啟用節(jié) 字 位 a位tt餌曲位ft直 富<«*季度(*制口 (M *C )下源13 口字節(jié)3

15、1 子節(jié)況 字節(jié)33 字節(jié)X字節(jié)8 學下曲 字節(jié)咯 字節(jié)S6tt字節(jié) ttttTIT flttTT tact THWfttTV ftttTT 黑粒字IT Ct也享節(jié)為1使能 /摘入模板 /澳板施址100 ，儆據(jù)記錄號L /嫌據(jù)記錄長度 /能回值 為1時正在建立二曬通直7下融Jta;上IHA315下限通015圖8S7-400模擬量輸入模板的數(shù)據(jù)記錄1的結構以6ES7431-7QH00-0AB0模擬量輸入模板為例，程序塊SFC55調(diào)用:0B1：*Ma£nProrajnSveep(Cycl&)Netvoxk1;Title：CALLJWREQ：=110.0101D:=B#16站4LA

16、DDR;=WiemRECNUM；=B#16tflRECORD：=PO100.0ETTE6TRET_VAL:=MW200BUSY：-M0.1當M0.0上升沿使能時，將寫入的參數(shù)從MB100MB166遞到輸入地址為100開始的模板，修改其數(shù)據(jù)記錄1的參數(shù)，同時也將參比接點的溫度也寫入模板的設定位置參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型描述REQINPUTBOOLREQ=1寫請求，上升沿信號。OIDINPUTBYTE地址區(qū)域的標識號：外設輸入=B#16#54;?外設輸出=B#16#55;外設輸入/輸出混合，如果地址相同，指定為B#16#54,不同則指定最低地址的區(qū)域IDoLADDR?INPUTWORD模板的邏輯地址（初始

17、地址），如果混合模板，指定兩個地址中的較低的一個。RECNUM1?INPUTBYTE數(shù)據(jù)記錄號，參考模板數(shù)據(jù)手冊。RECORD"INPUTANY需要傳送的數(shù)據(jù)記錄存放區(qū)。RETVAI_LOUTPUTINT故障代碼。BUSYOUTPUTBOOLBUSY=1寫操作未完成。表11各參數(shù)的說明4 .熱電偶的信號處理方式4.1 硬件組態(tài)設置首先要在硬件組態(tài)選擇與外部補償接線一致的measuringtype（測量類型），measuringrange（WJ量范圍），referencejunction（參比接點類型）和referencetemperature（參比接點溫度）的參數(shù)，如下各圖所示。圖1

18、1S7-300模板測量范圍示意圖對于S7-300的模板，組態(tài)如圖10和11所示，只需要選擇測量類型和測量范圍（分度類型），補償方式包含在測量類型中。比如：參比接點固定溫度補償方式，測量類型選擇TC-L00C（參比接點溫度固定為0C）或TC-L50C（參比接點溫度固定為50C）,再選擇分度類型，組態(tài)就完成。圖12S7-400模板組態(tài)圖1圖13S7-400模板組態(tài)圖2對于S7-400的模板，組態(tài)如圖12和13所示，測量類型中選擇TC-L方式，測量范圍中選擇與實際熱電偶類型一致的分度號，參比接點的選擇。比如：參比接點固定溫度的方式，測量類型和測量范圍選擇完后，在參比接點選擇ref.temp（參考溫度），然后在referencetemperature框（參考溫度）內(nèi)填寫參比接點的固定，組態(tài)就完成，或者是共享