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西門子模塊6ES7312-1AE14-0AB0

閱讀：447        發(fā)布時間：2020-7-12

西門子模塊6ES7312-1AE14-0AB0           西門子模塊6ES7312-1AE14-0AB0

 

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 SM331 AI8 x12bit模塊的參數(shù)
以SM331 AI8 x12bit (6ES7331-7KF02-0AB0,，下略寫為SM331(7KF02))為例,，說明如何編程修改信號參數(shù)。

3.1 可修改參數(shù)
參考手冊《S7-300 模塊數(shù)據(jù)》A.4小節(jié),，表A-4列出SM331(7KF02)模塊參數(shù)是否可組態(tài),，可編程修改為(表3)：

參數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)記錄號可編程…
… SFC55… PG
診斷：組診斷0不支持支持
診斷：使用斷線監(jiān)控
溫度單位
溫度系數(shù)
濾波
啟用診斷中斷1支持
超*硬件中斷
啟用周期結束中斷
噪聲抑制
測量方法
測量范圍
上限
下限

表3 SM331(7KF02)參數(shù)組態(tài)編程特性

3.2 參數(shù)數(shù)據(jù)記錄1
通過數(shù)據(jù)記錄1可以進行修改SM331(7KF02)參數(shù)，參數(shù)數(shù)據(jù)記錄1一共是14個字節(jié),，結構為：
?字節(jié)0(圖1):


圖1參數(shù)數(shù)據(jù)記錄1字節(jié)0

?字節(jié)1(圖2)：

噪聲抑制積分時間代碼
400 Hz2.5 ms2#00
60 Hz16.7 ms2#01
50 Hz20 ms2#10
10 Hz100 ms2#11

圖2參數(shù)數(shù)據(jù)記錄1字節(jié)1

?字節(jié)2至字節(jié)5(圖3)


圖3參數(shù)數(shù)據(jù)記錄1字節(jié)2至字節(jié)5

部分測量方法與量程代碼(表4)：

測量方法代碼測量范圍代碼
…………
電壓2#0001± 80 mV2#0001
± 250 mV2#0010
± 500 mV2#0011
±1 V2#0100
±2.5 V2#0101
±5 V2#0110
1 V到5 V2#0111
0 V到10 V2#1000
±10 V2#1001
± 25 mV2#1010
± 50 mV2#1011
…………

（上表僅列出本文示例所涉及測量方法及量程代碼,，其余代碼請參考《S7-300模塊數(shù)據(jù)手冊》）

表4  SM331(7KF02)部分測量方法與量程代碼


?字節(jié)6至字節(jié)13(圖4)


圖4參數(shù)數(shù)據(jù)記錄1字節(jié)6至字節(jié)13


4 編程SM331 AI8 x12bit參數(shù)
組態(tài)SM331(7KF02) 0通道為0～10V電壓測量，組態(tài)報警上限為9V,下限為1V,，示例將報警的上限編程修改為8V,，下限修改為2V,。

4.1 組態(tài)SM331(7KF02)


圖5 組態(tài)SM331(7KF02)在主機架

 


圖6 SM331 參數(shù)組態(tài)

4.2 編程SM331(7KF02)寫參數(shù)

      OPN   "DB1"//要求DB1長度 >= 14 字節(jié)
      L     2#10000100// 使能OB40 
      T     DBB    0  
      L     2#10101010// 4個通道組的干擾抑制時間， 50Hz
      T     DBB    1  
    
      L     2#11001// 4個通道組的量程,，電壓測量,，+/-10V
      T     DBB    2  
      T     DBB    3  
      T     DBB    4  
      T     DBB    5  
    
      L     22118// 通道0上限報警值， 8V
      T     DBW    6// 22118= 27648 / 10V * 8V
      L     5530// 通道0下限報警值,， 2V
      T     DBW    8// 5530 = 27648 / 10V * 2V
      L     26266// 通道2上限報警值,，原組態(tài)的9.5V
      T     DBW   10// 26266= 27648 / 10V * 9.5V
      L     1382// 通道2下限報警值，原組態(tài)的0.5V
      T     DBW   12// 1382= 27648 / 10V * 0.5V
    
       CALL  "WR_PARM"// SFC 55 
       REQ    :=M0.0// M0.0觸發(fā)寫入?yún)?shù)
       IOID   :=B#16#54// 輸入地址 
       LADDR  :=W#16#110// 模塊邏輯起始地址272
      RECNUM:=B#16#1// 數(shù)據(jù)記錄號 1
      RECORD:="DB1".DR// 將寫入模塊的參數(shù)數(shù)據(jù)
       RET_VA:=MW2//  RET_VAL = 0,，無錯誤
       BUSY   :=M0.1// M0.1 True -> False,，寫完成
    
      AN    M      0.1  

      R     M      0.0

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：

西門子48針連接器

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：
① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,，以防短路,；
③ 補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離,；
⑤ 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

屬性熱電阻熱電偶
信號的性質(zhì)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（溫度敏感變化的金屬材料）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）
測量原理電阻隨溫度變化的性質(zhì)來測量基于熱電效應來測量溫度
補償方式 3線制和4線制接線內(nèi)部補償和外部補償
電纜接點要求電阻直接接入可以更精確的避免線路的的損耗要通過補償導線直接接入到模板；或補償導線接到參比接點,，然后用銅制導線接到模板

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。

分度號溫度范圍(℃)兩種金屬材料
B型0~1820鉑銠—鉑銠
C型0~2315鎢3稀土—鎢26 稀土
E型-270~1000鎳鉻—銅鎳
J型-210~1200鐵—銅鎳
K型 -270~1372鎳鉻—鎳硅
L型-200~900鐵—銅鎳
N型-270~1300鎳鉻硅—鎳硅
R型-50~1769鉑銠—鉑
S型-50~1769鉑銠—鉑
T型-270~400銅—銅鎳
U型 -270~600銅—銅鎳

 表2 分度號對照表

 

2.2可用的模板

CPU類型模板類型支持熱電偶類型
S7-3006ES7 331-7KF02-0AB0（8點）E,J,K,L,N
6ES7 331-7KB02-0AB0（2點） E,J,K,L,N
6ES7 331-7PF11-0AB0（8點）B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U
S7-4006ES7 431-1KF10-0AB0（8點）B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
6ES7 431-7QH00-0AB0（16點）B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
6ES7 431-7KF00-0AB0（8點）B,E,J,K,L,N,R,S,T,U

表3 S7 300/400 支持熱電偶的模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?br />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(zhì)要和熱電偶的導線材質(zhì)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)部溫度為參比接點進行補償，再由模板進行處理,。直接用補償導線連接熱電偶到模擬量模板輸入端,。
外部補償補償盒使用補償盒采集并補償參比接點溫度，不需要模板進行處理,。可以使用銅質(zhì)導線連接參比接點和模擬量模板輸入端,。
熱電阻使用熱電阻采集參比接點溫度，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,，連接示意圖如下。

CPU類型支持內(nèi)部補償模板類型可連接熱電偶個數(shù)
S7-3006ES7 331-7KF02-0AB0多8個（4種類型,，同通道組必須相同）
6ES7 331-7KB02-0AB0多2個（1種類型,，同通道組必須相同）
6ES7 331-7PF11-0AB0多8個（8種類型）
S7-4006ES7 431-7KF00-0AB0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6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接補償端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板無,。

3.2.2 外部補償—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0℃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-V V V V V
輔助電源B1230VAC
B2110VAC
B324VAC
B424VDC
連接到熱電偶1 L型
2J型
3K型
4S型
5R型
6U型
7T型
參考溫度000℃

表6 西門子參比接點的補償盒訂貨數(shù)據(jù)



圖3 S7-300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(zhì)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。


圖4 S7-400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的熱電偶，但是每個通道都需要補償盒,。

CPU類型支持外部補償盒補償模板類型可連接熱電偶個數(shù)
S7-3006ES7 331-7KF02-0AB0多8個（同類型）
6ES7 331-7KB02-0AB0多2個（同類型）
S7-4006ES7 431-1KF10-0AB0多8個（類型可不同）
6ES7 431-7QH00-0AB0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—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,。


圖5 S7-300模板支持方式

圖5類型：參比接點電阻溫度計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-25℃到85℃,，


圖6 S7-400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(zhì)導線,，由于做公共補償，只能接同類型的熱電偶。

CPU類型支持熱電阻補償模板類型可連接熱電偶個數(shù)
S7-3006ES7 331-7PF11-0AB0多8個（同類型）
S7-4006ES7 431-1KF10-0AB0多6個（同類型）
6ES7 431-7QH00-0AB0多14個（同類型）

表8 支持熱電阻補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)

 

3.2.4外部補償—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)。

CPU類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 6ES7 331-7PF11-0AB0多8個（同類型）0℃或50℃
S7-4006ES7 431-1KF10-0AB0多8個（同類型）-273.15℃~327.67℃
6ES7 431-7QH00-0AB0多16個（同類型）-273.15℃~327.67℃
6ES7 431-7KF00-0AB0多8個（同類型）-273.15℃~327.67℃

表9支持固定溫度補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)

從上表可以看出,，300的模板只支持參比接點的溫度為0℃或50℃兩種,，而400的模板支持可變溫度范圍，且范圍大,。

3.2.4混合補償—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CPU讀取RTD的溫度,，然后使用系統(tǒng)功能SFC55(WR_PARM)將溫度值寫入到模板2中，模板2選擇固定溫度補償?shù)姆绞健?br />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）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否是
濾波0否是
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10 S7-400模擬量輸入模板的參數(shù)

 



圖8 S7-400模擬量輸入模板的數(shù)據(jù)記錄1的結構

 

以6ES7 431-7QH00-0AB0 模擬量輸入模板為例，程序塊SFC55調(diào)用：



圖9 SFC55系統(tǒng)塊調(diào)用

當M0.0上升沿使能時,，將寫入的參數(shù)從MB100~MB166傳遞到輸入地址為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
REQbbbbbBOOLREQ=1,，寫請求，上升沿信號,。
IOIDbbbbbBYTE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,，為B#16#54，不同則低地址的區(qū)域ID,。
LADDR bbbbbWORD模板的邏輯地址（初始地址）,，如果混合模板，兩個地址中的較低的一個,。
RECNUM bbbbbBYTE數(shù)據(jù)記錄號,，參考模板數(shù)據(jù)手冊。
RECORD bbbbbANY需要傳送的數(shù)據(jù)記錄存放區(qū)。
RET_VALOUTPUTINT故障代碼,。
BUSYOUTPUTBOOLBUSY=1,，寫操作未完成。

表11 各參數(shù)的說明

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