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詳細介紹
6AV2 124-1QCO2-OAXO
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上海晉營自動化科技有限公司
：喬 靜
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上海市松江區翔昆路150號
目前西門子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應用在運動控制和標準控制相結合的典型應用中；CPU317TF-2DP除了包含了以上兩款產品的所有功能，還提供了額外的故障安全功能，可應用在標準控制、運動控制和安全相關控制相結合的綜合應用之中。
圖1 T CPU產品家族T CPU包括以下部分：
- SIMATIC CPU 31x-2DP
- 符合PLCopen認證的運動控制功能
- 工藝組態（工藝對象、軸組態、工藝工具等）
系統提供預編程的符合PLCopen認證的功能塊簡化了用戶的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對所有的工藝功能進行編程和調試。
T CPU可同時處理多達32個（對于315T-2DP）或64個（對于317T（F）-2DP）工藝對象。
更多T CPU產品信息請參考支持中心提供的相關網頁。1.3 SINAMICS S120產品介紹
電 話：（同號）
Sinamics S120 是西門子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅動控制系統，它不僅能控制普通的三相異步電動機，還能控制同步電機、扭矩電機及直線電機。其強大的定位功能將實現進給軸的、相對定位。內部集成的 DCC(驅動控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語言來實現邏輯、運算及簡單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅動器）和DC/AC（多軸驅動器）。
更多S120產品信息請參考支持中心提供的相關網頁。6AV2 124-1QCO2-OAXO
2. 準備
2.1 環境要求
2.1.1 本文檔所述實例基于以下硬件環境：
• PS307 5A 6ES7307-1EA00-0AA0
• CPU 317TF-2DP 6ES7317-6TF14-0AB0
• SIMATIC MMC 8M 6ES7953-8LP11-0AA0
• SIMATIC Field PG M3 6ES7715-1BB23-0AA1
• PROFIBUS電纜
• 其他S7 300模塊（如果有，如DI、DO等）
• S120 Training Case 6ZB2480-0BA0，
電 話：（同號）
包括：
（1）CU320 6SL3040-0MA00-0AA1
（2）非調節型電源模塊5kW 6SL3130-6AE15-0AA0
（3）雙電機模塊3A 6SL3120-2TE13-0AA0
（4）同步電機（1FK7022-5AK71-1AG3），通過SMC20（6SL3055-0AA00-5BA1）接增量型編碼器（2048,Sin/Cos，1Vpp）
（5）同步電機（1FK7022-5AK71-1LG3），通過DRIVE-CLIQ接值編碼器（512 ppr，EnDat）
（6）CompactFlash Card 6SL3054-0CG01-1AA02.1.2 本文檔所述實例基于以下軟件環境：
• Window XP SP3
• STEP 7 V5.5 SP2
• S7 Technology V4.2 SP1
• S7 Distributed Safety V5.4 SP52)2）如需使用故障安全功能，則需要此軟件。
2.2 任務
2.2.1 組態實例
1.熱電偶的概述 電 話：（同號）
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：
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
電 話：（同號）
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 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 電 話：（同號）
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 zui多8個（4種類型，同通道組必須相同） 6ES7 331-7KB02-0AB0 zui多2個（1種類型，同通道組必須相同） 6ES7 331-7PF11-0AB0 zui多8個（8種類型） S7-400 6ES7 431-7KF00-0AB0 zui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，從而達到補償調節的目的。
補償盒采用參比接點溫度為0℃的補償盒，*使用西門子帶集成電源裝置的補償盒，訂貨號如下表。*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 zui多8個（同類型） 6ES7 331-7KB02-0AB0 zui多2個（同類型） S7-400 6ES7 431-1KF10-0AB0 zui多8個（類型可不同） 6ES7 431-7QH00-0AB0 zui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
電 話：（同號）
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 zui多8個（同類型） S7-400 6ES7 431-1KF10-0AB0 zui多6個（同類型） 6ES7 431-7QH00-0AB0 zui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，組態設置詳見下章節。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 zui多8個（同類型） 0℃或50℃ S7-400 6ES7 431-1KF10-0AB0 zui多8個（同類型） -273.15℃~327.67℃ 6ES7 431-7QH00-0AB0 zui多16個（同類型） -273.15℃~327.67℃ 6ES7 431-7KF00-0AB0 zui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 電 話：（同號）
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只能對模板的動態參數進行修改，模擬量輸入模板的靜態參數（數據記錄0）和動態參數（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 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 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
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