6ES7960-1AA04-5AA0
SIMATIC S7-400過程控制器性能強(qiáng)大的解決方案
作為SIMATIC過程控制器系列的一部分,6ES7960-1AA04-5AA0西門子光纖連接電纜,S7- 400被設(shè)計(jì)用于制造和過程自動(dòng)化領(lǐng)域的系統(tǒng)解決方案。這個(gè)過程控制器是數(shù)據(jù)密集型任務(wù),特別是典型過程工業(yè)的理想選擇。高處理速度和高確定性的響應(yīng)時(shí)間能夠確保對(duì)制造業(yè)高速加工中的短機(jī)器循環(huán)周期。
S7-400冗余控制器
兩種總線形式的創(chuàng)新型冗余控制器
說明
SIMATICS7-400 PNH系統(tǒng)可以根據(jù)具體應(yīng)用需求量身定制:性能可擴(kuò)展、的冗余度可靈活組態(tài),安全功能易于集成。集成PROFINET接口,可冗余連接I/O設(shè)備,或者通過PROFIBUS連接I/O設(shè)備,實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)通信。無論何種應(yīng)用,使用SIMATIC S7-400 PNH,均可在熟悉的STEP7 工程環(huán)境中,進(jìn)行便捷而有效的編程和組態(tài)。
應(yīng)用
■ 避免控制器故障引起的停機(jī)。主要用于生產(chǎn)、能源、供水系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)助航照明、編組站系統(tǒng)等領(lǐng)域。
■ 避免因工廠故障造成數(shù)據(jù)丟失而導(dǎo)致的高昂重啟成本。主要用于行李處理、高架倉庫、跟蹤和追溯等領(lǐng)域。
■ 在工廠或機(jī)器停機(jī)時(shí)保護(hù)工廠、工件和材料。主要用于爐子、半導(dǎo)體、船舶等領(lǐng)域。
■ 無監(jiān)督和維修人員亦能保障正常運(yùn)行。主要用于污水處理廠、隧道、船閘、樓宇系統(tǒng)等領(lǐng)域。
效益
簡單、高效的工程組態(tài)
與在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中一樣,SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 編程語言進(jìn)行編程。可以很容易的把程序從標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)中,反之亦然。當(dāng)加載程序時(shí),它會(huì)自動(dòng)傳送到兩個(gè)冗余控制器中。使用 STEP 7,可以對(duì)特定冗余功能和配置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
出色的診斷和模塊更換優(yōu)勢(shì)
■ 利用集成的自我診斷功能,系統(tǒng)可以提前檢測(cè)故障和發(fā)送信號(hào),避免故障對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響。這樣可以有針對(duì)性地替換故障組件,加快維修進(jìn)程。
■ 可以在系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)所有組件進(jìn)行熱插拔。更換一個(gè) CPU 后,當(dāng)前的所有程序和數(shù)據(jù)可以自動(dòng)重新裝載。
■ 即使在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,也可以修改程序(例如,程序塊的修改和重新裝載),更改配置(例如,增加或刪減 DP從站或模塊)以及改變 CPU 的內(nèi)存分配。
設(shè)計(jì)和功能
根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明,所有自動(dòng)化組件(無論是機(jī)械式、機(jī)電式,還是電子式)都會(huì)出現(xiàn)故障。因此,工廠維護(hù)和工廠改造也就必不缺少。在實(shí)際應(yīng)用中,期待的可用性是不現(xiàn)實(shí)的。
通過西門子 SIMATIC S7-400H,能夠大限度地降低生產(chǎn)故障機(jī)率,大化生產(chǎn)率。
SIMATIC S7-400H 具有以下功能:
■ 出現(xiàn)故障時(shí),能夠無擾切換
■ 集成故障檢測(cè)功能;提前檢測(cè)故障,避免影響生產(chǎn)過程
■ 在線維護(hù),即可在工廠運(yùn)行期間,更換故障組件
■ 組態(tài)更改,即可在工廠運(yùn)行期間,進(jìn)行工廠擴(kuò)容
■ 自動(dòng)事件同步
■ 高可用性通信
■ 冗余連接I/O 設(shè)備
S7-400 標(biāo)準(zhǔn)控制器
要求嚴(yán)格任務(wù)用的控制器
說明
有一系列從入門級(jí)CPU直到高性能CPU,用于配置控制器。西門子光纖連接電纜,所有CPU控制大量結(jié)構(gòu);多個(gè)CPU可以在一個(gè)多值計(jì)算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高處理速度和確定性的響應(yīng)時(shí)間,可縮短機(jī)器的循環(huán)周期。
不同的CPU具有不同性能,例如,工作存儲(chǔ)器,地址范圍,連接數(shù)量和執(zhí)行時(shí)間。十款款標(biāo)準(zhǔn)的CPU,集成PROFIBUS、PROFINET 總線接口。
由于采用各種級(jí)別的CPU,S7-400可以靈活擴(kuò)展升級(jí);I/O能力幾乎是無限的。
強(qiáng)大的CPU允許集成新的功能,無需額外硬件投資,例如處理質(zhì)量數(shù)據(jù),用戶友好的診斷,到更高層次的MES解決方案或通過總線系統(tǒng)的高速通訊。
可以以模塊化的方式構(gòu)建S7 - 400,有各種用于集中配置和分布式結(jié)構(gòu)的模塊,以實(shí)現(xiàn)處理備件方面的低成本。
在操作過程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置(在運(yùn)行中配置)。另外在工作時(shí)還可以刪除和插入信號(hào)模塊(熱插拔)。這使得很容易擴(kuò)展系統(tǒng)或出現(xiàn)故障時(shí)替換模塊。
項(xiàng)目的完整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包括CPU上的符號(hào)和注釋,簡化了服務(wù)和維護(hù)過程。
可以將安全技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化集成到一個(gè)單一的S7- 400控制器,可以通過S7- 400的冗余結(jié)構(gòu)增加設(shè)備的可用性。
S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本,例如:擴(kuò)展溫度范圍(-25+60°C)和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。
S7- 400的高速背板總線確保集中式I/ O模塊的高速通訊。
設(shè)計(jì)和功能
模塊化
S7 - 400的一個(gè)重要特點(diǎn)是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口,允許多條通訊線路的高性能運(yùn)行。例如,把一根總線用于HMI通訊和編程任務(wù),一根總線用于高性能運(yùn)動(dòng)控制,一根總線用于普通I / O現(xiàn)場(chǎng)總線通訊。
此外,也可以實(shí)現(xiàn)另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯(lián)網(wǎng)的需要。根據(jù)任務(wù)情況,可對(duì)S7 – 400進(jìn)行集中擴(kuò)展或分布式配置。附加設(shè)備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實(shí)現(xiàn)分布式擴(kuò)展。如果需要,也可以使用通訊處理器(CP)。
設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一個(gè)S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機(jī)架,電源,和中央處理單元。它可以以一個(gè)模塊化的方式安裝和擴(kuò)展。所有的模塊都可以自由地放置在左側(cè)插入的電源旁邊。S7- 400具有無風(fēng)扇的堅(jiān)固設(shè)計(jì)。信號(hào)模塊可以熱插拔。一個(gè)多層面的模塊范圍可用于中央擴(kuò)展以及具有ET200的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡單配置。
在集中式擴(kuò)展中,額外安裝機(jī)架直接連接到中央控制器。
除了標(biāo)準(zhǔn)的安裝機(jī)架,也提供9槽和18槽鋁合金安裝機(jī)架。這些鋁機(jī)架可以很高地耐受不利環(huán)境條件,緊固耐用,重量輕25%左右。
多值計(jì)算
多值計(jì)算,也就是在一個(gè)S7- 400中央控制器中的幾個(gè)CPU的同時(shí)操作,為用戶提供不同的益處:
可通過多值計(jì)算共享的S7 - 400的整體性能。例如,在技術(shù)復(fù)雜的任務(wù)中,如開環(huán)控制,可以將計(jì)算機(jī)或通訊分割和分配給不同的CPU每個(gè)CPU分配給自己的,用于此目的本地輸入/輸出。
有些任務(wù)也可以從每個(gè)多值計(jì)算方式中斷開,一個(gè)CPU處理關(guān)鍵時(shí)間的處理任務(wù),另一個(gè)處理非關(guān)鍵時(shí)間的任務(wù)。
在多值計(jì)算操作中,所有的CPU的運(yùn)行行為像一個(gè)CPU,也就是說,當(dāng)一個(gè)CPU進(jìn)入STOP狀態(tài),其他的也停止。幾個(gè)CPU的動(dòng)作可以通過同步指令選擇性地協(xié)調(diào)調(diào)用。此外,CPU之間的數(shù)據(jù)交換通過高速的全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊機(jī)制。
數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器
從精細(xì)分級(jí)的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲(chǔ)區(qū)的大小。集成裝載存儲(chǔ)器(RAM)足以滿足中小型企業(yè)方案。對(duì)于大型程序,通過插入RAM或FEPROM存儲(chǔ)卡增大裝載內(nèi)存(64 KB到64 MB)。
特殊功能
S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能:
從工程工作站通過網(wǎng)絡(luò)更新固件實(shí)現(xiàn)更簡單和快速的升級(jí)
通過一個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)額外的寫保護(hù)(例如沒有從PC器件下載到CPU)
通過讀取存儲(chǔ)卡的序列號(hào)獲得保護(hù),因此,保證了程序只與特定的存儲(chǔ)卡一起運(yùn)行
集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)記錄,例如控制級(jí)PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊。
2.3 監(jiān)控通信結(jié)果
下載S7-1200和S7-300中的所有組態(tài)及程序,監(jiān)控通信結(jié)果,如圖10、圖11所示。
在S7-1200 CPU中向DB3中寫入數(shù)據(jù):“11”、“22”、“33”,則在S7-300中的DB2塊收到數(shù)據(jù)也為“11”、“22”、“33”。
在S7-300 CPU中,將“2#1111_1111”寫入IB0,則在S7-1200 CPU中QB0中收到的數(shù)據(jù)也為“2#1111_1111”。
圖10 S7-1200監(jiān)控表
圖11 S7-300 變量表
3. TCP 通信
使用TCP 協(xié)議通信,除了連接參數(shù)的定義不同,通信雙方的其它組態(tài)及編程與前面的ISO on TCP 協(xié)議通信*相同。
S7-1200 CPU中,使用 TCP 協(xié)議與S7-300通信時(shí),PLC_1的連接參數(shù),如圖12所示。通信伙伴 S7-300 的連接參數(shù),如圖13所示。
圖12 S7-1200 的TCP連接參數(shù)的配置
圖13 S7-300 的TCP連接參數(shù)的配置
1.1 熱電偶的工作原理
熱電偶和熱電阻一樣,都是用來測(cè)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(shì)原理來測(cè)量溫度的,當(dāng)熱電偶兩種金屬的兩端有溫度差,回路就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),溫差越大,熱電動(dòng)勢(shì)越大,利用測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)這個(gè)原理來測(cè)量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下:
圖1 熱電偶測(cè)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(huì)造成明顯的測(cè)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(duì)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(hào)的性質(zhì) | 電阻信號(hào) | 電壓信號(hào) |
測(cè)量范圍 | 低溫檢測(cè) | 高溫檢測(cè) |
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(dòng)勢(shì)差) |
測(cè)量原理 | 電阻隨溫度變化的性質(zhì)來測(cè)量 | 基于熱電效應(yīng)來測(cè)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(hào)區(qū)分,分度號(hào)代表溫度范圍,且代表每種分度號(hào)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(hào)有主要有以下幾種。
分度號(hào) | 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(hào)對(duì)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(duì)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(cè)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(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)冷端的環(huán)境溫度變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性,所以需要對(duì)冷端溫度變化造成的影響采取一定補(bǔ)償?shù)拇胧?br style="box-sizing: border-box; margin: 0px;" />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(cè)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(dòng)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(duì)測(cè)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(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生正的或者負(fù)的補(bǔ)償電壓疊加到測(cè)量電勢(shì)差信號(hào)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(hào)如下表。
推薦使用的補(bǔ)償盒 | 訂貨號(hào) |
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(duì)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) |
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) |
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。
2.3 監(jiān)控通信結(jié)果
下載S7-1200和S7-300中的所有組態(tài)及程序,監(jiān)控通信結(jié)果,如圖10、圖11所示。
在S7-1200 CPU中向DB3中寫入數(shù)據(jù):“11”、“22”、“33”,則在S7-300中的DB2塊收到數(shù)據(jù)也為“11”、“22”、“33”。
在S7-300 CPU中,將“2#1111_1111”寫入IB0,則在S7-1200 CPU中QB0中收到的數(shù)據(jù)也為“2#1111_1111”。
圖10 S7-1200監(jiān)控表
圖11 S7-300 變量表
3. TCP 通信
使用TCP 協(xié)議通信,除了連接參數(shù)的定義不同,通信雙方的其它組態(tài)及編程與前面的ISO on TCP 協(xié)議通信*相同。
S7-1200 CPU中,使用 TCP 協(xié)議與S7-300通信時(shí),PLC_1的連接參數(shù),如圖12所示。通信伙伴 S7-300 的連接參數(shù),如圖13所示。
圖12 S7-1200 的TCP連接參數(shù)的配置
圖13 S7-300 的TCP連接參數(shù)的配置
1.1 熱電偶的工作原理
熱電偶和熱電阻一樣,都是用來測(cè)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(shì)原理來測(cè)量溫度的,當(dāng)熱電偶兩種金屬的兩端有溫度差,回路就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),溫差越大,熱電動(dòng)勢(shì)越大,利用測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)這個(gè)原理來測(cè)量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下:
圖1 熱電偶測(cè)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(huì)造成明顯的測(cè)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(duì)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(hào)的性質(zhì) | 電阻信號(hào) | 電壓信號(hào) |
測(cè)量范圍 | 低溫檢測(cè) | 高溫檢測(cè) |
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(dòng)勢(shì)差) |
測(cè)量原理 | 電阻隨溫度變化的性質(zhì)來測(cè)量 | 基于熱電效應(yīng)來測(cè)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(hào)區(qū)分,分度號(hào)代表溫度范圍,且代表每種分度號(hào)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(hào)有主要有以下幾種。
分度號(hào) | 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(hào)對(duì)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(duì)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(cè)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(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)冷端的環(huán)境溫度變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性,所以需要對(duì)冷端溫度變化造成的影響采取一定補(bǔ)償?shù)拇胧?br style="box-sizing: border-box; margin: 0px;" />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(cè)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(dòng)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(duì)測(cè)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(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生正的或者負(fù)的補(bǔ)償電壓疊加到測(cè)量電勢(shì)差信號(hào)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(hào)如下表。
推薦使用的補(bǔ)償盒 | 訂貨號(hào) |
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(duì)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) |
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) |
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。
6DD1684-0GE0所以提醒大家應(yīng)當(dāng)確保固定接線的螺絲應(yīng)當(dāng)具備10Nm的力矩旋緊。, 4、插座說明:不同系列的歐姆龍繼電器需要對(duì)應(yīng)的插座底座。若是當(dāng)?shù)膲毫謴?fù)低于壓力控制器所設(shè)定的下限值時(shí),那么它又會(huì)自動(dòng)接通電路開始正常工作。奇勝,為了迅速熄滅斷開時(shí)的電弧,通常器都滅弧裝置,一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩,并配有強(qiáng)磁吹弧回路。族類化合物及氧化性酸和強(qiáng)堿等:,并考慮到因溫度變化發(fā)生在產(chǎn)品表面上的凝露。, 5、總的照明配電箱應(yīng)該設(shè)在靠近電源處,分照明配電箱應(yīng)該設(shè)在用電負(fù)荷或設(shè)備相對(duì)集中地區(qū),分照明配電箱與各用電設(shè)備的開關(guān)箱之間超過30米。然后可以按下ON電源按鈕進(jìn)行啟動(dòng)操作,
S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個(gè)用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動(dòng)化平臺(tái),其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲(chǔ)備。