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西門子模塊6ES7312-1AE14-0AB0

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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
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。

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

參數	參數數據記錄號	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
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)參數組態(tài)編程特性

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

圖1參數數據記錄1字節(jié)0

?字節(jié)1(圖2)：

噪聲抑制	積分時間	代碼
400 Hz	2.5 ms	2#00
60 Hz	16.7 ms	2#01
50 Hz	20 ms	2#10
10 Hz	100 ms	2#11

圖2參數數據記錄1字節(jié)1

?字節(jié)2至字節(jié)5(圖3)

圖3參數數據記錄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 mV	2#0001
		± 250 mV	2#0010
		± 500 mV	2#0011
		±1 V	2#0100
		±2.5 V	2#0101
		±5 V	2#0110
		1 V到5 V	2#0111
		0 V到10 V	2#1000
		±10 V	2#1001
		± 25 mV	2#1010
		± 50 mV	2#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模塊數據手冊》）

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4參數數據記錄1字節(jié)6至字節(jié)13

4 編程SM331 AI8 x12bit參數
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 參數組態(tài)

4.2 編程SM331(7KF02)寫參數

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)寫入參數

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

// 數據記錄號 1

RECORD

:="DB1".DR

// 將寫入模塊的參數數據

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	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生電動勢差）
測量原理	電阻隨溫度變化的性質來測量	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
S7-300	6ES7 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
S7-400	6ES7 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的措施。
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，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
內部補償		使用模板的內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。

CPU類型	支持內部補償模板類型	可連接熱電偶個數
S7-300	6ES7 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）
S7-400	6ES7 431-7KF00-0AB0	多8個（8種類型）

表5 支持內部補償的模板及可接熱電偶個數

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據

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
S7-300	6ES7 331-7KF02-0AB0	多8個（同類型）
S7-300	6ES7 331-7KB02-0AB0	多2個（同類型）
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	多8個（類型可不同）
S7-400	6ES7 431-7QH00-0AB0	多16個（類型可不同）

表7 支持外部補償盒補償的模板及可接熱電偶個數

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
S7-300	6ES7 331-7PF11-0AB0	多8個（同類型）
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	多6個（同類型）
S7-400	6ES7 431-7QH00-0AB0	多14個（同類型）

表8 支持熱電阻補償的模板及可接熱電偶個數

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	可設定溫度范圍
S7-300	6ES7 331-7PF11-0AB0	多8個（同類型）	0℃或50℃
S7-400	6ES7 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支持固定溫度補償的模板及可接熱電偶個數

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選擇固定溫度補償的方式。
SFC55只能對模板的動態(tài)參數進行修改，模擬量輸入模板的靜態(tài)參數（數據記錄0）和動態(tài)參數（數據記錄1）的參數及數據記錄1的結構如下：

參數	數據記錄號	參數分配方式
參數	數據記錄號	SFC55	STEP7
用于中斷的目標CPU	0	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

圖8 S7-400模擬量輸入模板的數據記錄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系統(tǒng)塊調用

當M0.0上升沿使能時，將寫入的參數從MB100~MB166傳遞到輸入地址為100開始的模板，修改其數據記錄1的參數，同時也將參比接點的溫度也寫入模板的設定位置。

參數	聲明	數據類型	描述
REQ	bbbbb	BOOL	REQ=1，寫請求，上升沿信號。
IOID	bbbbb	BYTE	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	bbbbb	WORD	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	bbbbb	BYTE	數據記錄號，參考模板數據手冊。
RECORD	bbbbb	ANY	需要傳送的數據記錄存放區(qū)。
RET_VAL	OUTPUT	INT	故障代碼。
BUSY	OUTPUT	BOOL	BUSY=1，寫操作未完成。

表11 各參數的說明

西門子模塊6ES7312-5BE03-0AB0

西門子模塊6ES7312-1AE13-0AB0

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