热电偶tc

S7-300/400 热电偶的接线及信号处理

1.热电偶概述

1.1热电偶的工作原理
热电偶和热电阻一样,都是用来测量温度的。
热电偶是两种不同的金属或合金金属焊接在一起形成闭合回路,利用热电势原理测量温度。当热电偶两端有温差时,回路会产生热电势,温差越大,热电势越大。测量热电势的原理用于测量温度。
结构图如下:

热电偶tc插图

图1热电偶测量结构示意图

注意:如上图所示,热电偶有正负极性,需要保证这些导线接在正确的极性上,否则会造成明显的测量误差
为了保证热电偶可靠稳定的工作,安装要求如下:
①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
②两个热电极之间要绝缘良好,防止短路;
③补偿线与热电偶自由端的连接应方便可靠;
④保护套应保证热电极与有害介质完全隔离;
⑤热电偶对外界干扰敏感,安装时应考虑屏蔽。

1.2热电偶和热电阻的区别

属性

热阻

热电偶

信号的属性

电阻信号

电压信号

测量范围

低温检测

高温检测

材料

金属材料(温度敏感金属材料)

双金属材料(两种不同的金属,由于温度的变化,两种不同金属两端的电动势不同)

测量原理

电阻随温度而变化。

基于热电效应的温度测量

补偿模式

3线和4线布线

内部补偿和外部补偿

电缆接触要求

电阻的直接连接可以更准确的避免线路的损耗。

通过补偿线直接连接到模板;或者将补偿导体连接到参考触点,然后将铜导体连接到模板。

表1热电偶和热电阻的比较

2。热电偶类型和可用模板

2.1热电偶类型
根据所用材料的不同,热电偶有不同的类型,用分度号来区分,分度号代表温度范围和每个分度号输出的热电偶有多少毫伏。热电偶的分度号主要如下。

毕业编号

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

镍铬铜镍合金

j型

-210~1200

铁铜镍

k型

-270~1372

镍铬镍硅合金

l型

-200~900

铁铜镍

n型

-270~1300

镍铬硅镍硅合金

粗糙型

-50~1769

铂铑-铂

s型

-50~1769

铂铑-铂

t型

-270~400

铜-铜镍

u型

-270~600

铜-铜镍

表2毕业编号对照表

2.2可用模板

CPU类型

模板类型

支撑热电偶类型

S7-300

6ES7 331-7KF02-0AB0(8点钟方向)

东、中、西、南、北

6ES7 331-7KB02-0AB0(2点钟方向)

东、中、西、南、北

6ES7 331-7PF11-0AB0(8点钟方向)

b、C、E、J、K、L、N、R、S、T、U

S7-400

6ES7 431-1KF10-0AB0(8点钟方向)

b、E、J、K、L、N、R、S、T、U

6ES7 431-7QH00-0AB0(16点钟方向)

b、E、J、K、L、N、R、S、T、U

6ES7 431-7KF00-0AB0(8点钟方向)

b、E、J、K、L、N、R、S、T、U

表3 S7 300/400中支持热电偶的模板和相应的热电偶类型

3。热电偶的补偿接线

3.1补偿方法
热电偶测量温度时,冷端温度应保持恒定,使产生的热电势与测量温度成正比。如果在测量过程中冷端的环境温度发生变化,将会严重影响测量的准确性,因此需要对冷端温度变化带来的影响采取一些补偿措施。
由于热电偶的材料一般比较昂贵(尤其是使用贵金属时),而且测温点与控制仪表的距离很远,为了节省热电偶材料,降低成本,可以用补偿线将冷端延伸到温度稳定的控制室,但补偿线的材料应与热电偶线的材料相同。热电偶补偿线的作用只是延长热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子。它不能消除冷端温度变化对测温的影响,没有补偿作用。因此,需要其他校正方法来补偿冷端温度变化带来的影响,补偿方法如下表所示。

温度补偿模式

说清楚

连接线

内部补偿

模板内部温度用于补偿参考触点,然后使用模板进行加工。

用补偿线将热电偶直接连接到模拟模板的输入端。

外消旋

补偿箱

补偿盒用于采集和补偿参考触点温度,不需要模板进行处理。

铜线可用于连接参考触点和模拟模板的输入端。

热阻

参考触点的温度由热电阻采集,然后由模板处理。

如果基准触点温度不变,热电阻基准可以省略。

表4各种补偿方法

3.2各种补偿模式的连接

3.2.1内部补偿
内部补偿是在输入模板的端子上建立参考接点,所以需要将热电偶直接连接到模板的输入端,或者通过补偿线间接连接到输入端。每个通道组必须连接相同类型的热电偶,连接图如下。

CPU类型

支持内部薪酬模板类型

可连接热电偶的数量

S7-300

6ES7 331-7KF02-0AB0

最多8个(4种类型,同一通道组必须相同)

6ES7 331-7KB02-0AB0

最多2个(1个类型,同一通道组必须相同)

6ES7 331-7PF11-0AB0

最多8个(8种类型)

S7-400

6ES7 431-7KF00-0AB0

最多8个(8种类型)

表5支持内部补偿的模板和可连接热电偶的数量

图2内部补偿布线

注1:模板6ES7331-7KF02-0A0B0和6ES7331-7KB02-0A0B0需要与补偿端子COMP+(10)和Mana(11)短路,其他模板不需要。

3.2.2外部补偿-补偿盒
补偿盒法是通过补偿盒获得热电偶参考触点的温度,但补偿盒必须安装在热电偶的参考触点处。
补偿箱必须单独供电,电源模块必须有足够的滤噪功能,比如用接地电缆屏蔽。
补偿盒包含一个桥接电路,用于固定参考触点的温度校准。如果实际温度偏离补偿温度,电桥热敏电阻就会发生变化,在测得的电位差信号上叠加一个正的或负的补偿电压,从而达到补偿调节的目的。
补偿箱采用参考接点温度为0℃的补偿箱,推荐采用带集成电源装置的西门子补偿箱。订单编号如下。

建议的补偿框

订单数量

用于导轨安装的带集成电源装置的参考终端。

M72166-V V V V V

自备供电设备

B1

230伏交流电

B2

110伏交流电

B3

24伏交流电

B4

24伏直流电

连接到热电偶

一个

l型

2

j型

k型

s型

粗糙型

u型

t型

基准温度

00

0℃

表6西门子参考触点补偿盒的订单数据

图3中的S7-300模板支持接线模式。

图3类型:热电偶通过补偿线连接到参考接点,然后用铜线连接参考接点和模板的输入端,形成回路。同时,所有连接到模板的热电偶都由补偿盒进行补偿,补偿盒的端子9和8连接到模板的补偿端子COMP+(10)和Mana(11),因此模板的所有通道都必须连接同类型的热电偶。

图4 S7-400模板支持接线模式。

图4类型:模板的每个通道分别连接一个补偿盒,补偿盒通过热电偶的补偿线直接连接到模板的输入端形成回路,所以模板的每个通道都可以使用模板支撑的热电偶,但是每个通道都需要一个补偿盒。

CPU类型

支持外部补偿框补偿模板类型

可连接热电偶的数量

S7-300

6ES7 331-7KF02-0AB0

最多8个(相同类型)

6ES7 331-7KB02-0AB0

最多2个(同类型)

S7-400

6ES7 431-1KF10-0AB0

最多8个(类型可以不同)

6ES7 431-7QH00-0AB0

最多16个(类型可以不同)

表7支持外部补偿盒补偿的模板和可连接热电偶的数量

3.2.3外补偿-热电阻
热电阻法是通过外接电阻温度计获得热电偶参考触点的温度,然后通过模板进行温度补偿。同样,热电阻必须安装在热电偶的参考触点上。

图5 S7-300模板支持模式

图5类型:参考接触电阻温度计pt100的四根导线接在模板的35、36、37、38端子上,对应(M+,M-,I+,I-),可测量的参考接触温度范围为-25℃至85℃。

图6 S7-400模板支持模式

图6类型:参考接触电阻温度计的四根导线连接到模板的通道0,占用通道。
以上两种方式,参考接点到模板的线路可以用铜线,因为公共补偿只能接同类型的热电偶。

CPU类型

支持热阻补偿模板类型

可连接热电偶的数量

S7-300

6ES7 331-7PF11-0AB0

最多8个(相同类型)

S7-400

6ES7 431-1KF10-0AB0

最多6个(相同类型)

6ES7 431-7QH00-0AB0

最多14个(相同类型)

表8支持热阻补偿的模板和可连接热电偶的数量

3.2.4外部补偿-固定温度
如果外部参考触点的温度已知且固定,则可以通过选择相应的补偿方法,通过模板的内部处理进行补偿。有关配置设置,请参见下一章。

CPU类型

支持固定温度补偿模板类型

可连接热电偶的数量

可以设置温度范围

S7-300

6ES7 331-7PF11-0AB0

最多8个(相同类型)

0摄氏度或50摄氏度。

S7-400

6ES7 431-1KF10-0AB0

最多8个(相同类型)

-273.15℃~327.67℃

6ES7 431-7QH00-0AB0

最多16个(相同类型)

-273.15℃~327.67℃

6ES7 431-7KF00-0AB0

最多8个(相同类型)

-273.15℃~327.67℃

表9支持固定温度补偿的模板和可连接热电偶的数量

从上表可以看出,300的模板只支持参考触点的温度为0℃或50℃,而400的模板支持的温度变化范围很大。

3.2.4混合补偿——热电阻和定温补偿
另外,除了单一补偿方式外,多个模板可以使用同一个参考触点,可以通过电阻温度计进行外部补偿。S7-400模板支持这种方法,补偿图如下。

图7混合外部补偿

补偿流程:如图所示,模板2和模板1有一个共同的参考触点。模板1使用外置电阻温度计进行补偿,CPU读取RTD的温度,然后使用系统函数SFC55(WR_PARM)将温度值写入模板2,模板2选择固定温度补偿方式。
SFC55只能修改模板的动态参数。模拟输入模板的静态参数(数据记录0)和动态参数(数据记录1)的参数以及数据记录1的结构如下:

参数

数据记录号

参数分配模式

SFC55

第七步

中断的目标CPU

0

测量方法

0

测量范围

0

诊断

0

温度单位

0

温度系统

0

噪声抑制

0

滤波

0

参考联系人

0

周期结束中断

0

诊断中断使能

一个

硬件中断使能

一个

基准温度

一个

上限

一个

下限

一个

表10 S7-400模拟输入模板的参数

图8 S7-400模拟输入模板的数据记录1的结构

以6E7431-7QH00-0A0B0模拟输入模板为例,程序块SFC55调用:

图9 SFC55系统块调用

当M0.0上升沿使能时,写入的参数从MB 100到MB 166传送到输入地址为100的模板,修改其数据记录1的参数,参考触点的温度也写入模板的设定位置。

参数

声明

数据类型

形容

请求

投入

布尔

REQ=1,写请求,上升沿信号。

IOID

投入

字节

地址区标识号:外设输入= B # 16 # 54
外设输出= B # 16 # 55
外设输入/输出混合。如果地址相同,它被指定为B # 16 # 54如果它们不同,它被指定为最低地址的区域ID。

拉德

投入

单词

模板的逻辑地址(初始地址)。如果模板是混合的,请指定两个地址中较低的一个。

收入

投入

字节

数据记录编号,参考模板数据手册。

记录

投入

任何的

需要传输的数据记录存储区。

RET _瓦尔

输出

(同Internationalorganizations)国际组织

故障代码。

忙碌的

输出

布尔

BUSY=1,写操作未完成。

表11每个参数的描述

4。热电偶的信号处理模式

4.1硬件配置设置
首先在硬件配置中选择与外部补偿接线一致的测量类型、测量范围、参考接点、参考温度等参数,如下图所示。

图10 S7-300模板测量模式示意图

图11 S7-300模板的测量范围示意图

对于S7-300模板,配置如图10和11所示。只需要选择测量类型和测量范围(刻度类型),补偿方法包含在测量类型中。比如参考接点固定温度补偿法,测量类型为TC-L00C(参考接点温度固定在0℃)或TC-L50C(参考接点温度固定在50℃),然后选择刻度类型,配置完成。

图12 S7-400模板配置图1

图13 S7-400模板配置图2

对于S7-400模板,配置如图12和13所示。测量类型选择TC-L模式,测量范围选择与实际热电偶类型一致的刻度数,选择参考接点。例如,在选择了固定参考触点温度的方法、测量类型和测量范围后,在参考触点选择ref.temp(参考温度),然后填写参考温度框(参考温度)完成配置,或者共享补偿方法,使用SFC55动态传输温度参数。

400模板配置中的参考结参数

说清楚

没有人

没有补偿

因特网

模板内部薪酬

参考文献。临时雇员

固定参考触点温度已知补偿

表12参考触点参数描述

4.2测量方法和转换处理

CPU类型

测量方法

说清楚

300CPU

TC-I

内部补偿

TC-E

外消旋

TC-IL

线性内部补偿

TC-EL

线性外部补偿

TC-100c

线性,基准触点温度保持在0°c。

TC-L50C

线性,参考触点温度保持在50°c。

400CPU

TC-L线性

表13测量方法各参数的描述和处理

注:测量方法:I:内部补偿,E:外部补偿,L:线性处理。

线性化模式(TC-IL/EL/L00C/L50C/L)
在线性化模式下,根据所选热电偶类型的特性在模板内部进行线性处理,可以使用LPixxx直接读入,将得到小数温度值,精度为0.1。例如,如果读入的十进制值是2345,则对应的温度值是234.5℃。
非线性模式(TC-I/E)
对于非线性设置,这个设置类似于80Mv的电压测量,CPU得到一个0到27648之间的十进制值,即0-80mV对应0-27648,需要转换成相应的Mv信号,然后通过查找表查找温度。【/br/】综上所述,如果想得到测量的温度值,选择线性化模式的设置更方便;如果只需要获取Mv信号,可以选择非线性模式的设置。

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