S7300400热电偶的接线及信号处理Word下载.docx

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测量范围

低温检测

高温检测

材料

一种金属材料（温度敏感变化的金属材料）

双金属材料在（两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金属的两端产生电动势差）

测量原理

电阻随温度变化的性质来测量

基于热电效应来测量温度

补偿方式

3线制和4线制接线

内部补偿和外部补偿

电缆接点要求

电阻直接接入可以更精确的避免线路的的损耗

要通过补偿导线直接接入到模板；

或补偿导线接到参比接点，然后用铜制导线接到模板

表1热电偶与热电阻的比较

2.热电偶的类型和可用模板

2.1热电偶类型

根据使用材料的不同，分不同类型的热电偶，以分度号区分，分度号代表温度范围，且代表每种分度号的热电偶具体多少温度输出多少毫伏的电压，热电偶的分度号有主要有以下几种。

分度号

温度范围（℃）

两种金属材料

B型

0~1820

铂铑—铂铑

C型

0~2315

钨3稀土—钨26稀土

E型

-270~1000

镍铬—铜镍

J型

-210~1200

铁—铜镍

K型

-270~1372

镍铬—镍硅

L型

-200~900

N型

-270~1300

镍铬硅—镍硅

R型

-50~1769

铂铑—铂

S型

T型

-270~400

铜—铜镍

U型

-270~600

表2分度号对照表

2.2可用的模板

CPU类型

模板类型

支持热电偶类型

S7-300

6ES7331-7KF02-0AB0（8点）

E,J,K,L,N

6ES7331-7KB02-0AB0（2点）

6ES7331-7PF11-0AB0（8点）

B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U

S7-400

6ES7431-1KF10-0AB0（8点）

B,E,J,K,L,N,R,S,T,U

6ES7431-7QH00-0AB0（16点）

6ES7431-7KF00-0AB0（8点）

表3S7300/400支持热电偶的模板及对应热电偶类型

3.热电偶的补偿接线

3.1补偿方式

热电偶测量温度时要求冷端的温度保持不变，这样产生的热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。

若测量时冷端的环境温度变化，将严重影响测量的准确性，所以需要对冷端温度变化造成的影响采取一定补偿的措施。

由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到控制仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本可以用补偿导线延伸冷端到温度比较稳定的控制室内，但补偿导线的材质要和热电偶的导线材质相同。

热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。

因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度变化造成的影响，补偿方式见下表。

温度补偿方式

说明

接线

内部补偿

使用模板的内部温度为参比接点进行补偿，再由模板进行处理。

直接用补偿导线连接热电偶到模拟量模板输入端。

外部补偿

补偿盒

使用补偿盒采集并补偿参比接点温度，不需要模板进行处理。

可以使用铜质导线连接参比接点和模拟量模板输入端。

使用热电阻采集参比接点温度，再由模板进行处理。

如果参比接点温度恒定可以不要热电阻参考

表4各类补偿方式

3.2各补偿方式接线

3.2.1内部补偿

内部补偿是在输入模板的端子上建立参比接点，所以需要将热电偶直接连接到模板的输入端，或通过补偿导线间接的连接到输入端。

每个通道组必须接相同类型的热电偶，连接示意图如下。

支持内部补偿模板类型

可连接热电偶个数

6ES7331-7KF02-0AB0

最多8个（4种类型，同通道组必须相同）

6ES7331-7KB02-0AB0

最多2个（1种类型，同通道组必须相同）

6ES7331-7PF11-0AB0

最多8个（8种类型）

6ES7431-7KF00-0AB0

表5支持内部补偿的模板及可接热电偶个数

图2内部补偿接线

注1：

模板6ES7331-7KF02-0AB0和6ES7331-7KB02-0AB0需要短接补偿端COMP+（10）和Mana（11），其它模板无。

3.2.2外部补偿—补偿盒

补偿盒方式是通过补偿盒获取热电偶的参比接点的温度，但补偿盒必须安装在热电偶的参比接点处。

补偿盒必须单独供电，电源模块必须具有充分的噪声滤波功能，例如使用接地电缆屏蔽。

补偿盒包含一个桥接电路，固定参比接点温度标定，如果实际温度与补偿温度有偏差，桥接热敏电阻会发生变化，产生正的或者负的补偿电压叠加到测量电势差信号上，从而达到补偿调节的目的。

补偿盒采用参比接点温度为0℃的补偿盒，推荐使用西门子带集成电源装置的补偿盒，订货号如下表。

推荐使用的补偿盒

订货号

带有集成电源装置的参比端，用于导轨安装

M72166-VVVVV

辅助电源

B1

230VAC

B2

110VAC

B3

24VAC

B4

24VDC

连接到热电偶

1

2

3

4

5

6

7

参考温度

00

0℃

表6西门子参比接点的补偿盒订货数据

图3S7-300模板支持接线方式

图3类型：

热电偶通过补偿导线连接到参比接点，再用铜质导线连接参比接点和模板的输入端子构成回路，同时由一个补偿盒对模板连接的所有热电偶进行公共补偿，补偿盒的9，8端子连接到模板的补偿端COMP+（10）和Mana（11），所以模板的所有通道必须连接同类型的热电偶。

图4S7-400模板支持接线方式

图4类型：

模板的各个通道单独连接一个补偿盒，补偿盒通过热电偶的补偿导线直接连接到模板的输入端子构成回路，所以模板的每个通道都可以使用模板支持类型的热电偶，但是每个通道都需要补偿盒。

支持外部补偿盒补偿模板类型

最多8个（同类型）

最多2个（同类型）

6ES7431-1KF10-0AB0

最多8个（类型可不同）

6ES7431-7QH00-0AB0

最多16个（类型可不同）

表7支持外部补偿盒补偿的模板及可接热电偶个数

3.2.3外部补偿—热电阻

热电阻方式是通过外接电阻温度计获取热电偶的参比接点的温度，再由模板处理然后进行温度补偿，同样热电阻必须安装在热电偶的参比接点处。

图5S7-300模板支持方式

图5类型：

参比接点电阻温度计pt100的四根线接到模板的35，36，37，38端子，对应（M+，M-，I+，I-），可测参比接点出温度范围为-25℃到85℃，

图6S7-400模板支持方式

图6类型：

参比接点电阻温度计的四根线接到模板的通道0，占用通道。

以上这两种方式，参比接点到模板的线可以用铜质导线，由于做公共补偿，只能接同类型的热电偶。

支持热电阻补偿模板类型

最多6个（同类型）

最多14个（同类型）

表8支持热电阻补偿的模板及可接热电偶个数

3.2.4外部补偿—固定温度

如果外部参比接点的温度已知且固定，可以通过选择相应的补偿方式由模板内部处理补偿，组态设置详见下章节。

支持固定温度补偿模板类型

可设定温度范围

0℃或50℃

-273.15℃~327.67℃

最多16个（同类型）

表9支持固定温度补偿的模板及可接热电偶个数

从上表可以看出，300的模板只支持参比接点的温度为0℃或50℃两种，而400的模板支持可变温度范围，且范围大。

3.2.4混合补偿—热电阻和固定温度补偿

另外，除单独补偿方式外，可以使用相同参比接点给多个模板，通过电阻温度计进行外部补偿，S7-400的模板支持这种方式，补偿示意图如下。

图7混合外部补偿

补偿过程：

如图所示，模板2和1有公共的参比接点，模板1进行外部电阻温度计补偿方式，由CPU读取RTD的温度，然后使用系统功能SFC55（WR_PARM）将温度值写入到模板2中，模板2选择固定温度补偿的方式。

SFC55只能对模板的动态参数进行修改，模拟量输入模板的静态参数（数据记录0）和动态参数（数据记录1）的参数及数据记录1的结构如下：

参数

数据记录号

参数分配方式

SFC55

STEP7

用于中断的目标CPU

否

是

测量方法

诊断

温度单位

温度系统

噪声抑制

滤波

参比接点

周期结束中断

诊断中断启用

硬件中断启用

上限

下限

表10S7-400模拟量输入模板的参数

图8S7-400模拟量输入模板的数据记录1的结构

以6ES7431-7QH00-0AB0模拟量输入模板为例，程序块SFC55调用：

图9SFC55系统块调用

当M0.0上升沿使能时，将写入的参数从MB100~MB166传递到输入地址为100开始的模板，修改其数据记录1的参数，同时也将参比接点的温度也写入模板的设定位置。

声明

数据类型

描述

REQ

INPU