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潯之漫 智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司
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IEMENS 公司與廣大用戶的好評及大力支持,。但公司并未僅僅滿足與現(xiàn)狀：隨著 SIMATIC S7 系列中小型 PLC 產品 S7200 、 S7300 及變頻器 MM420 ,、 MM440 系列的成功推出,，其*的性能價格比受到眾多配套生產廠商的關注，在紡織機械生產行業(yè)上海羋錚公司先后采用 S7 PLC 及 MM ,、 MDV 變頻器產品的電氣控制系統(tǒng)的設計與編程,，并在北京紡機展覽會上獲得了全面的成功；在其他行業(yè)如,、上海供水裝置的合作中也取得了良好的業(yè)績,，并在售后服務方面贏得了用戶的*。 熱情周到 為廣大用戶提

西門子PLC作為PLC行業(yè)內的之一,，在我國的應用相當廣泛,，在冶金、化工,、印刷生產線等領域都有應用,。西門子PLC近年來推出了大量被客戶高度認可的PLC產品，其中包括S7-1500,、S7-1200,、S7-400、S7-300,、S7-200,、等,。 西門子S7系列PLC體積小、速度快,、標準化,，具有網絡通信能力，功能更強,，可靠性高,。尤其是西門子推出了西門子S7-1500系列PLC之后，其優(yōu)異的性能讓初次使用的工程人員愛不釋手,。那么,，相對于西門子傳統(tǒng)的SIMATIC S7-300、S7-400系列PLC,，S7-1500系列PLC都有哪些優(yōu)勢呢,？

西門子PLC發(fā)展歷史：

西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年,，經歷了C3,S3,S5,S7系列,，已成為應用非常廣泛的可編程控制器。

西門子（SIMATIC）PLC的6代

1,、西門子公司的產品早是1975年投放市場的SIMATIC S3,，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。

2,、1979年,，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器,。

3,、20世紀80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC,，較常用機型：S5-90U,、95U、100U,、115U,、135U、155U,。

4,、1994年4月，S7系列誕生,，它具有更化,、更高性能等級、安裝空間更小,、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢,，其機型為：S7-200,、300、400,。

5,、1996年，在過程控制領域,，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念,，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）,、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）,、SINEC（西門子工業(yè)網絡）及控調技術融為一體。

6,、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念,，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術溶于全部自動化領域,。

由初發(fā)展至今,，S3、S5系列PLC已逐步退出市場,，停止生產,，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自

西門子PLC系列分類：

可編程控制器是由現(xiàn)代化生產的需要而產生的，可編程序控制器的分

類也必然要符合現(xiàn)代化生產的需求,。

一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類,。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類,，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類,，其三是從可編程序控制器的結構特點去分類。

控制規(guī)模

可以分為大型機,、中型機和小型機,。

小型機：小型機的控制點一般在256點之內，適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制,。

西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ,；存貯器2k ；數(shù)字量248點,；模擬量35路 ,。

中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控,，它適合中型或大型控制系統(tǒng),。

西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ,；數(shù)字量1024點,；模擬量128路 ,；網絡PROFIBUS；工業(yè)以太網,；MPI,。

大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術運

算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制,，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控,。

西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；

存貯器512k ,；I/O點12672,；

控制性能

可以分為高檔機、中檔機和低檔機,。

低檔機

這類可編程序控制器,，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低,，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少,。

比如，德國SIEMENS公司生產的S7-200就屬于這一類,。

中檔機

這類可編程序控制器,，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算,，也能完成比較復雜的三角函數(shù),、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快,，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多,，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

比如,，德國SIEMENS公司生產的S7-300就屬于這一類,。

高檔機

這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力,。它不僅能完成邏輯運算,、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算,，還能進行復雜的矩陣運算,。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多,，輸入和輸出模塊的種類也很全面,。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務。在聯(lián)網中一般做主站使用。

比如,，德國SIEMENS公司生產的S7-400就屬于這一類,。

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、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充分隔離；
⑤ 熱電偶對于外界的比較,，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

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。

 表2 分度號對照表

2.2可用的模板

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
熱電偶測量溫度時要求冷端的溫度保持不變,，這樣產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,，成本可以用補償導線延伸冷端到溫度比較的控制室內，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,，使熱電偶的冷端到控制室的儀表端子上，它本身并不能冷端溫度變化對測溫的影響,，不起補償作用,。因此，還需采用其他修正來補償冷端溫度變化造成的影響，補償見下表,。

表4 各類補償

3.2各補償接線

3.2.1內部補償
內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,。

表5 支持內部補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)

圖2 內部補償接線

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，產生正的或者負的補償電壓疊加到測量電勢差上,，從而達到補償調節(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	B1	230VAC
	B2	110VAC
	B3	24VAC
	B4	24VDC
連接到熱電偶	1	L型
	2	J型
	3	K型
	4	S型
	5	R型
	6	U型
	7	T型
參考溫度	00	0℃

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

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。

圖4 S7-400模板支持接線

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。

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

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

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，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。

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由模板內部處理補償,，組態(tài)設置詳見下章節(jié)。

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，補償示意圖如下,。

圖7 混合外部補償

補償：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,，由CPU讀取RTD的溫度，然后使用功能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)摹?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：

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調用：

圖9 SFC55塊調用

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。

表11 各參數(shù)的說明

4. 熱電偶的處理

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measuring type（測量類型）,，measuring range（測量范圍）,，reference junction（參比接點類型）和reference temperature（參比接點溫度）的參數(shù)，如下各圖所示,。

圖10 S7-300模板測量示意圖

圖11 S7-300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）,，補償包含在測量類型中,。比如： 參比接點固定溫度補償，測量類型選擇 TC-L00C（參比接點溫度固定為0℃） 或 TC-L50C（參比接點溫度固定為50℃）,，再選擇分度類型,，組態(tài)就完成。

圖12 S7-400模板組態(tài)圖1

圖13 S7-400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,，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,，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reference temperature框（參考溫度）內填寫參比接點的固定,，組態(tài)就完成，或者是共享補償,，可以用SFC55動態(tài)傳輸溫度參數(shù),。

表12 參比接點參數(shù)說明

4.2 測量和轉換處理

表13 測量各參數(shù)的說明及處理

注：測量中：I ：內部補償,，E：外部補償,，L：線性處理。

線性化（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
線性化下,，由模板內部根據(jù)所選擇的熱電偶類型的特性進行線性處理,，可以使用L PIW xxx 直接讀入，則將十進制的溫度值,，精度為0.1,。例如：讀進來的 十進制值為2345，則對應的溫度值為234.5℃,。
非線性化（TC-I/E）
對于非線性化的設置,，此設置類似80Mv的電壓測量，CPU的是0~27648之間的一個十進制數(shù)值,，即0~80Mv 對應0~27648,，需要轉換成相應Mv，然后通過對照表查找溫度,。
綜上所述,，如果想所測的溫度值，選擇線性化的設置比較方便,；如果僅需要Mv,，可以選擇非線性化的設置。

與稱重變送器和稱重儀表不同,，SIWAREX系列稱重模塊可以直接接收稱重傳感器輸出的mV,，并與西門子控制（包括S7 200/300/1200/ET200M/ ET200S）無縫集成，具有擴展靈活,、精度高,、響應速度快等優(yōu)點,。SIWAREX系列稱重模塊其設計用于各種工業(yè)，具備很高的抗能力,，但是為了保證模塊運行可靠,，在安裝接線等方面必須要規(guī)范操作,。