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(qū)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(yīng)用在運(yùn)動控制和標(biāo)準(zhǔn)控制相結(jié)合的典型應(yīng)用中；CPU317TF-2DP除了包含了以上兩款產(chǎn)品的所有功能，還提供了額外的故障安全功能，可應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)控制、運(yùn)動控制和安全相關(guān)控制相結(jié)合的綜合應(yīng)用之中。
圖1 T CPU產(chǎn)品家族T CPU包括以下部分：
- SIMATIC CPU 31x-2DP
- 符合PLCopen認(rèn)證的運(yùn)動控制功能
- 工藝組態(tài)（工藝對象、軸組態(tài)、工藝工具等）
系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認(rèn)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(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時處理多達(dá)32個（對于315T-2DP）或64個（對于317T（F）-2DP）工藝對象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。1.3 SINAMICS S120產(chǎn)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(qū)動控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語言來實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅(qū)動器）和DC/AC（多軸驅(qū)動器）。
更多S120產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。6AV2 124-1QCO2-OAXO
2. 準(zhǔn)備
2.1 環(huán)境要求
2.1.1 本文檔所述實(shí)例基于以下硬件環(huán)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(diào)節(jié)型電源模塊5kW 6SL3130-6AE15-0AA0
（3）雙電機(jī)模塊3A 6SL3120-2TE13-0AA0
（4）同步電機(jī)（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(jī)（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(shí)例基于以下軟件環(huán)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(wù)
2.2.1 組態(tài)實(shí)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(gòu)成一個閉合回路，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原理來測量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下：
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 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個熱電極彼此之間應(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
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(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 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），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 電 話：（同號）
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 可連接熱電偶個數(shù) 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(nèi)部補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€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，*使用西門子帶集成電源裝置的補(bǔ)償盒，訂貨號如下表。*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，同時由一個補(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：模板的各個通道單獨(dú)連接一個補(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(bǔ)償盒。
CPU類型 支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償模板類型 可連接熱電偶個數(shù) 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(bǔ)償盒補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)
電 話：（同號）
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 可連接熱電偶個數(shù) 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(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€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 可連接熱電偶個數(shù) 可設(shè)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(bǔ)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(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)給多個模板，通過電阻溫度計進(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 電 話：（同號）
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 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)
