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西門(mén)子S7-200CN模塊6ES7223-1BM22-0XA8
西門(mén)子6ES7 223-1BM22-0XA8
SIEMENS中國(guó)*分銷(xiāo)商
公 司主營(yíng)：西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng),S7-200PLC S7-300PLC S7-400PLC S7-1200PLC 6ES5 ET200 人機(jī)界面,變頻器,DP總線(xiàn),MM420 變頻器MM430 變頻器MM440 6SE70交流工程調(diào)速變頻器6RA70直流調(diào)速裝置 SITOP電源,電線(xiàn)電纜,數(shù)控備件,伺服電機(jī)等工控產(chǎn)品.
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西門(mén)子PLC功能特點(diǎn)：
一、散裝機(jī)的組成結(jié)構(gòu)
SZ系列固定式水泥散裝機(jī)是由進(jìn)料接頭、伸縮下料套管散裝頭、下料錐斗、卷?yè)P(yáng)裝置（包括松繩開(kāi)關(guān)裝置、料滿(mǎn)控制器）、收塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、卸料閥、氣源閥、閘門(mén)等零部件組成。散裝機(jī)既可安裝在庫(kù)底也可安裝在庫(kù)側(cè)同相應(yīng)的卸料裝置配套使用。庫(kù)側(cè)散裝機(jī)使用時(shí)配備空氣輸送斜槽(含高壓離心風(fēng)機(jī))，庫(kù)底散裝機(jī)使用時(shí)配備短斜槽輸送部分(含高壓離心風(fēng)機(jī))，以適應(yīng)工藝布置的需要。
二、 散裝機(jī)的原理及流程
水泥罐車(chē)抵達(dá)位置后，按控制裝置上的“下降”按鈕使散裝頭下降到罐車(chē)入料口進(jìn)入準(zhǔn)備裝料狀態(tài)。按“裝車(chē)”鈕進(jìn)行裝車(chē)。此時(shí)高壓離心風(fēng)機(jī)工作，使物料在打開(kāi)卸料電磁閥后能順利通過(guò)輸送斜槽；同時(shí)氣源電磁閥打開(kāi)，接通氣源；收塵風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，收塵電磁閥開(kāi)啟驅(qū)使氣缸動(dòng)作推動(dòng)外殼內(nèi)翻板并使翻板處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)除塵電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存氣體，收塵系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)；同時(shí)料位風(fēng)機(jī)和活化灰風(fēng)機(jī)打開(kāi)。0.5秒后卸料電磁閥開(kāi)啟，驅(qū)使氣缸控制卸料閥門(mén)打開(kāi)進(jìn)行裝料。裝載容器內(nèi)的含塵氣體通過(guò)伸縮套管中的夾層通道由收塵接口抽到配套的收塵器中，使含塵氣體吸附到布袋上，工作現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)塵作業(yè)。當(dāng)物料裝到預(yù)先調(diào)定的高度或容器已經(jīng)裝滿(mǎn)時(shí)，裝載容器內(nèi)的物料會(huì)堵住散裝頭下方的風(fēng)管接頭，產(chǎn)生料滿(mǎn)報(bào)警并自動(dòng)關(guān)閉卸料電磁閥停止裝料。卸料電磁閥關(guān)閉1分鐘后活化灰風(fēng)機(jī)關(guān)閉，再過(guò)30秒后收塵風(fēng)機(jī)關(guān)閉，收塵電磁閥關(guān)閉，此時(shí)外殼內(nèi)翻板處于關(guān)閉狀態(tài)，除塵電磁閥打開(kāi)清灰2~3分鐘左右自動(dòng)停止，料位風(fēng)機(jī)和高壓離心風(fēng)機(jī)停止，氣源停止。zui后按“上升”鈕使散裝頭上升至預(yù)定位置。灌裝結(jié)束。
三、西門(mén)子PLC控制的優(yōu)點(diǎn)
目前國(guó)內(nèi)水泥散裝機(jī)的電控部分大都是以大量的時(shí)間繼電器和中間繼電器組成的實(shí)序邏輯控制電路來(lái)控制各個(gè)閥門(mén)、電機(jī)的啟停時(shí)間和順序，在整個(gè)工作流程中各元器件動(dòng)作很頻繁，尤其是時(shí)間繼電器在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣的條件下更是容易損壞，故障率高。經(jīng)常造成裝車(chē)工作被迫中斷，降低了工作效率。而采用西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)則大大避免了上述問(wèn)題。西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）控制方式
繼電器的控制是采用硬件接線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 而西門(mén)子PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，方便快捷。
西門(mén)子6ES7 223-1BM22-0XA8
（2）控制速度
繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。西門(mén)子PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無(wú)抖動(dòng)。
（3）延時(shí)控制
繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大。 西門(mén)子PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。
（4）上傳數(shù)據(jù)
四、現(xiàn)在水泥廠的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，對(duì)設(shè)備DCS的要求也越來(lái)越高，因此在電氣方面我們要實(shí)現(xiàn)如下功能：
⑴能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從開(kāi)啟除塵器設(shè)備到水泥罐車(chē)裝滿(mǎn)的全過(guò)程。
⑵運(yùn)行過(guò)程中，能將各設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)反饋到中控室。
⑶中控室接到備妥后可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟、停設(shè)備。
⑷停車(chē)狀態(tài)下，提供設(shè)備的備妥信號(hào)。
⑸運(yùn)行過(guò)程中若出現(xiàn)故障，可向中控室提供故障信號(hào)。
⑹實(shí)時(shí)監(jiān)控水泥罐車(chē)內(nèi)水泥的多少。
五、 西門(mén)子PLC控制的具體實(shí)現(xiàn)西門(mén)子6ES7 223-1BM22-0XA8
基于以上幾點(diǎn)，我們選用奧越信公司生產(chǎn)的OYES-200可編程序控制器作為控制核心，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的運(yùn)行。系統(tǒng)硬件組成
主要構(gòu)成如下：奧越信 OYES-200系列CPU一臺(tái)、數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223一臺(tái)、模擬量擴(kuò)展模塊EM231一臺(tái)，我們將各個(gè)電機(jī)和閥門(mén)的狀態(tài)及控制信號(hào)接入西門(mén)子PLC，由西門(mén)子PLC對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行控制；EM231可接收罐車(chē)重量信號(hào)4-20mA電流信號(hào)。我們也可以將這些信號(hào)通過(guò)EM277模塊按照 PROFIBUS-DP協(xié)議將系統(tǒng)連接到全廠PROFIBUS-DP總線(xiàn)上，將系統(tǒng)升級(jí)為一個(gè)PROFIBUS-DP從站，實(shí)現(xiàn)中控室對(duì)散裝車(chē)間的控制.
概述
SIMATIC S7-200 Micro 自成一體：特別緊湊但是具有驚人的能力－特別是有關(guān)它的實(shí)時(shí)性能－它速度快，
功能強(qiáng)大的通訊方案，并且具有操作簡(jiǎn)便的硬件和軟件。
但是還有更多特點(diǎn)：SIMATIC S7-200 Micro PLC具有統(tǒng)一的模塊化設(shè)計(jì)－目前不是很大，
但是未來(lái)不可*的定制解決方案。這一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一個(gè)緊湊的性能范圍內(nèi)為自動(dòng)化控制提供一個(gè)非常有效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。
應(yīng)用領(lǐng)域
SIMATIC S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。
S7-200也越來(lái)越多地提供了對(duì)以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開(kāi)發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。
優(yōu)點(diǎn)
SIMATIC S7-200發(fā)揮統(tǒng)一而經(jīng)濟(jì)的解決方案。整個(gè)系統(tǒng)的系列特點(diǎn)
強(qiáng)大的性能，
*模塊化和開(kāi)放式通訊。
結(jié)構(gòu)緊湊小巧－狹小空間處任何應(yīng)用的理想選擇
在所有CPU型號(hào)中的基本和高級(jí)功能，
大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)－在任何時(shí)候均可對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行*控制，從而提高了質(zhì)量、效率和安全性
易于使用STEP 7-Micro/WIN工程軟件－初學(xué)者和專(zhuān)家的理想選擇
集成的 R-S 485接口或者作為系統(tǒng)總線(xiàn)使用
極其快速和精確的操作順序和過(guò)程控制
通過(guò)時(shí)間中斷完整控制對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的流程
基本單元
S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用.
擴(kuò)展單元
S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù).
編程器
西門(mén)子中國(guó)浙江總代理商
PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶(hù)程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶(hù)程序送入PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。
S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。
簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。
智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，
實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的編程軟件為STEP7-Micro/WIN。
程序存儲(chǔ)卡
為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過(guò)該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫(xiě)入PLC，
也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES
7291-8GC00-0A0和6ES 7291-8GD00-0A0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。
寫(xiě)入器
寫(xiě)入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過(guò)寫(xiě)入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)LC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過(guò)寫(xiě)入器傳送到RAM區(qū)。
文本顯示器
文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。
文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，zui多可顯示80條信息，每條信息zui多4個(gè)變量的狀態(tài)。過(guò)程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。
TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。
S7-200系列PLC CPU選型型號(hào)表
注：DC/DC/DC——24VDC電源/24VDC輸入/24VDC輸出；
AC/DC/繼電器——100～230VAC電源/24VDC輸入/繼電器輸出；西門(mén)子6ES7 223-1BM22-0XA8
| CPU系列號(hào) | 產(chǎn)品圖片 | 描述 | 選型型號(hào) |
| CPU221 |
| DC/DC/DC；6點(diǎn)輸入/4點(diǎn)輸出 | 6ES7 211-0AA23-0B0 |
| AC/DC/繼電器；6點(diǎn)輸入/4點(diǎn)輸出 | 6ES7 211-0BA23-0B0 | ||
| CPU222 |
| DC/DC/DC；8點(diǎn)輸入/6點(diǎn)輸出 | 6ES7 212-1AB23-0B0 |
| AC/DC/繼電器；8點(diǎn)輸入/6點(diǎn)輸出 | 6ES7 212-1BB23-0B0 | ||
| CPU224 |
| DC/DC/DC；14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出 | 6ES7 214-1AD23-0B0 |
| AC/DC/繼電器；14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出 | 6ES7 214-1BD23-0B0 | ||
| CPU224XP |  | DC/DC/DC；14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出；2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn) | 6ES7 214-2AD23-0B0 |
| AC/DC/繼電器；14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出；2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn) | 6ES7 214-2BD23-0B0 | ||
| CPU226 |
| DC/DC/DC；24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)晶體管輸出 | 6ES7 216-2AD23-0B0 |
| AC/DC/繼電器；24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出 | 6ES7 216-2BD23-0B0 | ||
| CPU226XM |
| DC/DC/DC；24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)晶體管輸出 | 6ES7 216-2AF22-0B0 |
| AC/DC/繼電器；24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出 | 6ES7 216-2BF22-0B0 |
所有產(chǎn)品由西門(mén)子直接提供，可支持驗(yàn)貨后付款。
西門(mén)子中國(guó)浙江總代理商
西門(mén)子優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品：
S7-200模塊
S7-300模塊
S7-400模塊
S7-1200模塊 
S7-1500模塊
ET200模塊
LOGO模塊
S7-200 SMART模塊
通訊網(wǎng)卡
通訊電纜
DP接頭
軟線(xiàn)
觸摸屏
變頻器
1.西門(mén)子 電纜參數(shù)：
 | 6XV1830-0EH10紫色通訊電纜 SIMATIC NET, PROFIBUS 快速標(biāo)準(zhǔn)電纜 GP, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì)，zui大長(zhǎng)度: 1000m, zui小訂購(gòu)數(shù)量: 20m, 按米銷(xiāo)售 |
 | 6XV1830-3EH10軟線(xiàn)拖纜 SIMATIC NET, PROFIBUS FC 拖纜, PROFIBUS 拖纜, zui大加速度:4 m/s2, 至少 3 百萬(wàn)次 彎曲次數(shù)，彎曲半徑： 約 120mm，雙芯屏蔽線(xiàn)，按米銷(xiāo)售，zui大長(zhǎng)度: 1000m, zui小訂購(gòu)量: 20 m |
 | 6XV1840-2AH10DP網(wǎng)線(xiàn) SIMATIC NET, IE FC TP 標(biāo)準(zhǔn)電纜 GP 2x2（PROFINET A 類(lèi)）, TP 安裝電纜,用于連接到 FC RJ45 模塊化插座,應(yīng)用廣泛，4 芯，屏蔽，CAT. 5，按米銷(xiāo)售，zui大訂貨數(shù)量: 2000m, zui小訂購(gòu)量: 20 m |
 | 6XV1830-5EH10黑色過(guò)程 SIMATIC NET, PROFIBUS FC 過(guò)程電纜, 雙線(xiàn)，屏蔽，藍(lán)色，用于易爆區(qū)域， 黑色，用于非易爆區(qū)域，按米銷(xiāo)售，zui大訂貨數(shù)量: 1000m, zui小訂購(gòu)量: 20 m |
2.西門(mén)子 產(chǎn)品概況
西門(mén)子中國(guó)浙江總代理商
1.1 引言
自動(dòng)化領(lǐng)域的當(dāng)前發(fā)展主流趨勢(shì)是基于PLC集成的解決方案。在實(shí)現(xiàn)若干復(fù)雜工藝功能和運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用中，基于PLC的機(jī)電一體化1）解決方案得到了迅速的推廣，它既能為用戶(hù)提供更加靈活和更加效能的機(jī)械設(shè)備，也能大大地節(jié)約制造成本。因此，機(jī)電一體化的理念正逐漸地貫徹到越來(lái)越多的項(xiàng)目規(guī)劃和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。
在機(jī)電一體化方案中，注重運(yùn)動(dòng)控制的工藝功能在自動(dòng)化系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。西門(mén)子的Technology CPU（或稱(chēng)T CPU）實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)SIMATIC CPU中集成工藝和運(yùn)動(dòng)控制功能，它不僅可*地執(zhí)行開(kāi)環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制的任務(wù)，而且能*集成在SIMATIC產(chǎn)品家族和TIA（Totally Integrated Automation，全集成自動(dòng)化）環(huán)境之中。
作為新的SINAMICS驅(qū)動(dòng)家族的一員，SINAMICS S120是滿(mǎn)足機(jī)器和工廠框架中高性能要求的模塊化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。S120提供了高性能的單軸和多軸驅(qū)動(dòng)，憑借其擴(kuò)展性和靈活性，可廣泛應(yīng)用在眾多行業(yè)。
1）機(jī)電一體化（Mechatronics），結(jié)合了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性學(xué)科，常用于制造業(yè)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作。
1.2 Technology CPU產(chǎn)品介紹
目前西門(mén)子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶(hù)選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)控制功能
- 工藝組態(tài)（工藝對(duì)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(jiǎn)化了用戶(hù)的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對(duì)所有的工藝功能進(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時(shí)處理多達(dá)32個(gè)（對(duì)于315T-2DP）或64個(gè)（對(duì)于317T（F）-2DP）工藝對(duì)象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請(qǐng)參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。
1.3 SINAMICS S120產(chǎn)品介紹
Sinamics S120 是西門(mén)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(dòng)控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線(xiàn)電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對(duì)定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動(dòng)控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡(jiǎn)單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅(qū)動(dòng)器）和DC/AC（多軸驅(qū)動(dòng)器）。
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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，
圖2 S120 Training Case
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(guò)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(guò)DRIVE-CLIQ接值編碼器（512 ppr，EnDat）
（6）CompactFlash Card 6SL3054-0CG01-1AA0
2.1.2 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
圖3 系統(tǒng)連接圖
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(lái)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(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，利用溫差電勢(shì)原理來(lái)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(lái)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(xiàn)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(xiàn)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(wèn)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(lái)測(cè)量 | 基于熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度 |
| 補(bǔ)償方式 | 3線(xiàn)制和4線(xiàn)制接線(xiàn) | 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(xiàn)路的的損耗 | 要通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)直接接入到模板；或補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)接到參比接點(diǎn)，然后用銅制導(dǎo)線(xiàn)接到模板 |
表1 熱電偶與熱電阻的比較
2. 熱電偶的類(lèi)型和可用模板
2.1熱電偶類(lèi)型
根據(jù)使用材料的不同，分不同類(lèi)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(lèi)型 | 模板類(lèi)型 | 支持熱電偶類(lèi)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(lèi)型
3. 熱電偶的補(bǔ)償接線(xiàn)
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 />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(xiàn)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(xiàn)的材質(zhì)要和熱電偶的導(dǎo)線(xiàn)材質(zhì)相同。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)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(lái)補(bǔ)償冷端溫度變化造成的影響，補(bǔ)償方式見(jiàn)下表。
| 溫度補(bǔ)償方式 | 說(shuō) 明 | 接 線(xiàn) | |
| 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(xiàn)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(xiàn)連接參比接點(diǎn)和模擬量西門(mén)子CP5711網(wǎng)卡模板輸入端。 |
| 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(lèi)補(bǔ)償方式
3.2各補(bǔ)償方式接線(xiàn)
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(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)間接的連接到輸入端。每個(gè)通道組必須接相同類(lèi)型的熱電偶，連接示意圖如下。
| CPU類(lèi)型 | 支持內(nèi)部補(bǔ)償模板類(lèi)型 | 可連接熱電偶個(gè)數(shù) |
| S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0 | zui多8個(gè)（4種類(lèi)型，同通道組必須相同） |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0 | zui多2個(gè)（1種類(lèi)型，同通道組必須相同） | |
| 6ES7 331-7PF11-0AB0 | zui多8個(gè)（8種類(lèi)型） | |
| S7-400 | 6ES7 431-7KF00-0AB0 | zui多8個(gè)（8種類(lèi)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(xiàn)
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(wú)。
3.2.2 外部補(bǔ)償—補(bǔ)償盒
補(bǔ)償盒方式是通過(guò)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，*使用西門(mén)子帶集成電源裝置的補(bǔ)償盒，訂貨號(hào)如下表。
| *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(mén)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(xiàn)方式
圖3 類(lèi)型：熱電偶通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接到參比接點(diǎn)，再用銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)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(lèi)型的熱電偶。
圖4 S7-400模板支持接線(xiàn)方式
圖4 類(lèi)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(guò)熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)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(lèi)型的熱電偶，但是每個(gè)通道都需要補(bǔ)償盒。
| CPU類(lèi)型 | 支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償模板類(lèi)型 | 可連接熱電偶個(gè)數(shù) |
| S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0 | zui多8個(gè)（同類(lèi)型） |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0 | zui多2個(gè)（同類(lèi)型） | |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0 | zui多8個(gè)（類(lèi)型可不同） |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0 | zui多16個(gè)（類(lèi)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(guò)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(lèi)型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)pt100的四根線(xiàn)接到模板的35，36，37，38端子，對(duì)應(yīng)（M+，M-，I+，I-），可測(cè)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(lèi)型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)的四根線(xiàn)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(xiàn)可以用銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)，由于做公共補(bǔ)償，只能接同類(lèi)型的熱電偶。
| CPU類(lèi)型 | 支持熱電阻補(bǔ)償模板類(lèi)型 | 可連接熱電偶個(gè)數(shù) |
| S7-300 | 6ES7 331-7PF11-0AB0 | zui多8個(gè)（同類(lèi)型） |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0 | zui多6個(gè)（同類(lèi)型） |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0 | zui多14個(gè)（同類(lèi)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(guò)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(jiàn)下章節(jié)。
| CPU類(lèi)型 | 支持固定溫度補(bǔ)償模板類(lèi)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 | zui多8個(gè)（同類(lèi)型） | 0℃或50℃ |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0 | zui多8個(gè)（同類(lèi)型） | -273.15℃~327.67℃ |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0 | zui多16個(gè)（同類(lèi)型） | -273.15℃~327.67℃ | |
| 6ES7 431-7KF00-0AB0 | zui多8個(gè)（同類(lèi)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(guò)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(guò)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(xiě)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(duì)模板的動(dòng)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(dòng)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(hào) | 參數(shù)分配方式 | |
| SFC55 | STEP7 | ||
| 用于中斷的目標(biāo)CPU | 0 | 否 | 是 |
| 測(cè)量方法 | 0 | 否 | 是 |
| 測(cè)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(xiě)入的參數(shù)從MB100~MB166傳遞到輸入地址為100開(kāi)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(xiě)入模板的設(shè)定位置。
| 參數(shù) | 聲明 | 數(shù)據(jù)類(lèi)型 | 描述 |
| REQ | INPUT | BOOL | REQ=1，寫(xiě)請(qǐng)求，上升沿信號(hào)。 |
| IOID | INPUT | BYTE | 地址區(qū)域的標(biāo)識(shí)號(hào)：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zui低地址的區(qū)域ID。 |
| LADDR | INPUT | 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 | INPUT | BYTE | 數(shù)據(jù)記錄號(hào)，參考模板數(shù)據(jù)手冊(cè)。 |
| RECORD | INPUT | 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(xiě)操作未完成。 |
表11 各參數(shù)的說(shuō)明
4. 熱電偶的信號(hào)處理方式
4.1 硬件組態(tài)設(shè)置
首先要在硬件組態(tài)選擇與外部補(bǔ)償接線(xiàn)*的measuring type（測(cè)量類(lèi)型），measuring range（測(cè)量范圍），reference junction（參比接點(diǎn)類(lèi)型）和reference temperature（參比接點(diǎn)溫度）的參數(shù)，如下各圖所示。
圖10 S7-300模板測(cè)量方式示意圖
圖11 S7-300模板測(cè)量范圍示意圖
對(duì)于S7-300的模板，組態(tài)如圖10和11所示，只需要選擇測(cè)量類(lèi)型和測(cè)量范圍（分度類(lèi)型），補(bǔ)償方式包含在測(cè)量類(lèi)型中。比如： 參比接點(diǎn)固定溫度補(bǔ)償方式，測(cè)量類(lèi)型選擇 TC-L00C（參比接點(diǎn)溫度固定為0℃） 或 TC-L50C（參比接點(diǎn)溫度固定為50℃），再選擇分度類(lèi)型，組態(tài)就完成。
圖12 S7-400模板組態(tài)圖1
圖13 S7-400模板組態(tài)圖2
對(duì)于S7-400的模板，組態(tài)如圖12和13所示，測(cè)量類(lèi)型中選擇TC-L方式，測(cè)量范圍中選擇與實(shí)際熱電偶類(lèi)型*的分度號(hào)，參比接點(diǎn)的選擇。比如：參比接點(diǎn)固定溫度的方式，測(cè)量類(lèi)型和測(cè)量范圍選擇完后，在參比接點(diǎn)選擇ref.temp（參考溫度），然后在reference temperature框（參考溫度）內(nèi)填寫(xiě)參比接點(diǎn)的固定，組態(tài)就完成，或者是共享補(bǔ)償方式，可以用SFC55動(dòng)態(tài)傳輸溫度參數(shù)。
| 400模板組態(tài)中Reference junction 參數(shù) | 說(shuō) 明 |
| none | 無(wú)補(bǔ)償 |
| internet | 模板內(nèi)部補(bǔ)償 |
| Ref. temp | 參比接點(diǎn)溫度固定已知補(bǔ)償 |
表12 參比接點(diǎn)參數(shù)說(shuō)明
4.2 測(cè)量方式和轉(zhuǎn)換處理
| CPU類(lèi)型 | 測(cè)量方法 | 說(shuō) 明 |
| 300CPU | TC-I | 內(nèi)部補(bǔ)償 |
| TC-E | 外部補(bǔ)償 | |
| TC-IL | 線(xiàn)性，內(nèi)部補(bǔ)償 | |
| TC-EL | 線(xiàn)性，外部補(bǔ)償 | |
| TC-L00C | 線(xiàn)性，參比接點(diǎn)溫度保持在0°C | |
| TC-L50C | 線(xiàn)性，參比接點(diǎn)溫度保持在50°C | |
| 400CPU | TC-L 線(xiàn)性 |
表13 測(cè)量方式各參數(shù)的說(shuō)明及處理
注：測(cè)量方式中：I ：內(nèi)部補(bǔ)償，E：外部補(bǔ)償，L：線(xiàn)性處理。
線(xiàn)性化方式（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
線(xiàn)性化方式下，由模板內(nèi)部根據(jù)所選擇的熱電偶類(lèi)型的特性進(jìn)行線(xiàn)性處理，可以使用L PIW xxx 直接讀入，則將獲得十進(jìn)制的溫度值，精度為0.1。例如：讀進(jìn)來(lái)的 十進(jìn)制值為2345，則對(duì)應(yīng)的溫度值為234.5℃。
非線(xiàn)性化方式（TC-I/E）
對(duì)于非線(xiàn)性化的設(shè)置，此設(shè)置類(lèi)似80Mv的電壓測(cè)量，CPU得到的是0~27648之間的一個(gè)十進(jìn)制數(shù)值，即0~80Mv 對(duì)應(yīng)0~27648，需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)M號(hào)，然后通過(guò)對(duì)照表查找溫度。
綜上所述，如果想得到所測(cè)的溫度值，選擇線(xiàn)性化方式的設(shè)置比較方便；如果僅需要得到M號(hào)，可以選擇非線(xiàn)性化方式的設(shè)置。
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