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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(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(jié)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(jìn)行修改SM331(7KF02)參數(shù)，參數(shù)數(shù)據(jù)記錄1一共是14個(gè)字節(jié)，結(jié)構(gòu)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(shí)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(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 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(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(bào)警上限為9V,下限為1V，示例將報(bào)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(jī)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(gè)通道組的干擾抑制時(shí)間， 50Hz

T DBB 1

L 2#11001

// 4個(gè)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(bào)警值， 8V

T DBW 6

// 22118= 27648 / 10V * 8V

L 5530

// 通道0下限報(bào)警值， 2V

T DBW 8

// 5530 = 27648 / 10V * 2V

L 26266

// 通道2上限報(bào)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(bào)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(gòu)成一個(gè)閉合回路，利用溫差電勢原理來測量溫度的，當(dāng)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(gè)原理來測量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下：

西門子48針連接器

圖1 熱電偶測量結(jié)構(gòu)示意圖

注意：如上圖所示，熱電偶是有正負(fù)極性的，所以需要確保這些導(dǎo)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(gè)熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
④ 保護(hù)套管應(yīng)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(gè)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(yīng)來測量溫度
補(bǔ)償方式	3線制和4線制接線	內(nèi)部補(bǔ)償和外部補(bǔ)償
電纜接點(diǎn)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(bǔ)償導(dǎo)線直接接入到模板；或補(bǔ)償導(dǎo)線接到參比接點(diǎn)，然后用銅制導(dǎo)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
S7-300	6ES7 331-7KF02-0AB0（8點(diǎn)）	E,J,K,L,N
	6ES7 331-7KB02-0AB0（2點(diǎn)）	E,J,K,L,N
	6ES7 331-7PF11-0AB0（8點(diǎn)）	B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0（8點(diǎn)）	B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
	6ES7 431-7QH00-0AB0（16點(diǎn)）	B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
	6ES7 431-7KF00-0AB0（8點(diǎn)）	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(yīng)熱電偶類型

3. 熱電偶的補(bǔ)償接線

3.1 補(bǔ)償方式
熱電偶測量溫度時(shí)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(guān)系。若測量時(shí)冷端的環(huán)境溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性，所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補(bǔ)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(shí)），而測溫點(diǎn)到控制儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本可以用補(bǔ)償導(dǎo)線延伸冷端到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，但補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)要和熱電偶的導(dǎo)線材質(zhì)相同。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)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(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度變化造成的影響，補(bǔ)償方式見下表。

溫度補(bǔ)償方式		說明	接線
內(nèi)部補(bǔ)償		使用模板的內(nèi)部溫度為參比接點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，再由模板進(jìn)行處理。	直接用補(bǔ)償導(dǎo)線連接熱電偶到模擬量模板輸入端。
外部補(bǔ)償	補(bǔ)償盒	使用補(bǔ)償盒采集并補(bǔ)償參比接點(diǎn)溫度，不需要模板進(jìn)行處理。	可以使用銅質(zhì)導(dǎo)線連接參比接點(diǎn)和模擬量模板輸入端。
	熱電阻	使用熱電阻采集參比接點(diǎn)溫度，再由模板進(jìn)行處理。
		如果參比接點(diǎn)溫度恒定可以不要熱電阻參考

表4 各類補(bǔ)償方式

3.2各補(bǔ)償方式接線

3.2.1內(nèi)部補(bǔ)償
內(nèi)部補(bǔ)償是在輸入模板的端子上建立參比接點(diǎn)，所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端，或通過補(bǔ)償導(dǎo)線間接的連接到輸入端。每個(gè)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(bǔ)償模板類型	可連接熱電偶個(gè)數(shù)
S7-300	6ES7 331-7KF02-0AB0	多8個(gè)（4種類型，同通道組必須相同）
	6ES7 331-7KB02-0AB0	多2個(gè)（1種類型，同通道組必須相同）
	6ES7 331-7PF11-0AB0	多8個(gè)（8種類型）
S7-400	6ES7 431-7KF00-0AB0	多8個(gè)（8種類型）

表5 支持內(nèi)部補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

圖2 內(nèi)部補(bǔ)償接線

注1：模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接補(bǔ)償端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板無。

3.2.2 外部補(bǔ)償—補(bǔ)償盒
補(bǔ)償盒方式是通過補(bǔ)償盒獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，但補(bǔ)償盒必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。
補(bǔ)償盒必須單獨(dú)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(bǔ)償盒包含一個(gè)橋接電路，固定參比接點(diǎn)溫度標(biāo)定，如果實(shí)際溫度與補(bǔ)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(fù)的補(bǔ)償電壓疊加到測量電勢差信號上，從而達(dá)到補(bǔ)償調(diào)節(jié)的目的。
補(bǔ)償盒采用參比接點(diǎn)溫度為0℃的補(bǔ)償盒，推薦使用西門子帶集成電源裝置的補(bǔ)償盒，訂貨號如下表。

推薦使用的補(bǔ)償盒		訂貨號
帶有集成電源裝置的參比端，用于導(dǎo)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(diǎn)的補(bǔ)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(bǔ)償導(dǎo)線連接到參比接點(diǎn)，再用銅質(zhì)導(dǎo)線連接參比接點(diǎn)和模板的輸入端子構(gòu)成回路，同時(shí)由一個(gè)補(bǔ)償盒對模板連接的所有熱電偶進(jìn)行公共補(bǔ)償，補(bǔ)償盒的9，8端子連接到模板的補(bǔ)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(gè)通道單獨(dú)連接一個(gè)補(bǔ)償盒，補(bǔ)償盒通過熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線直接連接到模板的輸入端子構(gòu)成回路，所以模板的每個(gè)通道都可以使用模板支持類型的熱電偶，但是每個(gè)通道都需要補(bǔ)償盒。

CPU類型	支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償模板類型	可連接熱電偶個(gè)數(shù)
S7-300	6ES7 331-7KF02-0AB0	多8個(gè)（同類型）
S7-300	6ES7 331-7KB02-0AB0	多2個(gè)（同類型）
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	多8個(gè)（類型可不同）
S7-400	6ES7 431-7QH00-0AB0	多16個(gè)（類型可不同）

表7 支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

3.2.3 外部補(bǔ)償—熱電阻
熱電阻方式是通過外接電阻溫度計(jì)獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，再由模板處理然后進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同樣熱電阻必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。

圖5 S7-300模板支持方式

圖5類型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)pt100的四根線接到模板的35，36，37，38端子，對應(yīng)（M+，M-，I+，I-），可測參比接點(diǎn)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(diǎn)電阻溫度計(jì)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(diǎn)到模板的線可以用銅質(zhì)導(dǎo)線，由于做公共補(bǔ)償，只能接同類型的熱電偶。

CPU類型	支持熱電阻補(bǔ)償模板類型	可連接熱電偶個(gè)數(shù)
S7-300	6ES7 331-7PF11-0AB0	多8個(gè)（同類型）
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	多6個(gè)（同類型）
S7-400	6ES7 431-7QH00-0AB0	多14個(gè)（同類型）

表8 支持熱電阻補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

3.2.4外部補(bǔ)償—固定溫度
如果外部參比接點(diǎn)的溫度已知且固定，可以通過選擇相應(yīng)的補(bǔ)償方式由模板內(nèi)部處理補(bǔ)償，組態(tài)設(shè)置詳見下章節(jié)。

CPU類型	支持固定溫度補(bǔ)償模板類型	可連接熱電偶個(gè)數(shù)	可設(shè)定溫度范圍
S7-300	6ES7 331-7PF11-0AB0	多8個(gè)（同類型）	0℃或50℃
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	多8個(gè)（同類型）	-273.15℃~327.67℃
	6ES7 431-7QH00-0AB0	多16個(gè)（同類型）	-273.15℃~327.67℃
	6ES7 431-7KF00-0AB0	多8個(gè)（同類型）	-273.15℃~327.67℃

表9支持固定溫度補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

從上表可以看出，300的模板只支持參比接點(diǎn)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(bǔ)償—熱電阻和固定溫度補(bǔ)償
另外，除單獨(dú)補(bǔ)償方式外，可以使用相同參比接點(diǎn)給多個(gè)模板，通過電阻溫度計(jì)進(jìn)行外部補(bǔ)償，S7-400的模板支持這種方式，補(bǔ)償示意圖如下。

圖7 混合外部補(bǔ)償

補(bǔ)償過程：如圖所示，模板2和1 有公共的參比接點(diǎn)，模板1進(jìn)行外部電阻溫度計(jì)補(bǔ)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(bǔ)償?shù)姆绞健?br />SFC55只能對模板的動態(tài)參數(shù)進(jìn)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(jié)構(gòu)如下：

參數(shù)	數(shù)據(jù)記錄號	參數(shù)分配方式
參數(shù)	數(shù)據(jù)記錄號	SFC55	STEP7
用于中斷的目標(biāo)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(diǎn)	0	否	是
周期結(jié)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(jié)構(gòu)

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(dāng)M0.0上升沿使能時(shí)，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(shí)也將參比接點(diǎn)的溫度也寫入模板的設(shè)定位置。

參數(shù)	聲明	數(shù)據(jù)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(biāo)識號：外設(shè)輸入=B#16#54；外設(shè)輸出=B#16#55；外設(shè)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(gè)地址中的較低的一個(gè)。
RECNUM	bbbbb	BYTE	數(shù)據(jù)記錄號，參考模板數(shù)據(jù)手冊。
RECORD	bbbbb	ANY	需要傳送的數(shù)據(jù)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(shù)的說明

西門子模塊6ES7312-5BE03-0AB0

西門子模塊6ES7312-1AE13-0AB0

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