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濰坊西門子CP5611通訊卡代理商

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潯之漫智控技術(shù)(上海)有限公司 上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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西門子(SIMATIC)PLC的6代

1、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3,它實(shí)際上是帶有簡(jiǎn)單操作接口的二進(jìn)制控制器。

2、1979年,S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代,該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。

3、20世紀(jì)80年代初,S5系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)——U系列PLC,較常用機(jī)型:S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。

4、1994年4月,S7系列誕生,它具有更化、更高性能等級(jí)、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢(shì),其機(jī)型為:S7-200、300、400。

5、1996年,在過程控制領(lǐng)域,西門子公司又提出PCS7(過程控制系統(tǒng)7)的概念,將其優(yōu)勢(shì)的WINCC(與WINDOWS兼容的操作界面)、PROFIBUS(工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線)、COROS(監(jiān)控系統(tǒng))、SINEC(西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò))及控調(diào)技術(shù)融為一體。

6、西門子公司提出TIA(Totally Integrated Automation)概念,即全集成自動(dòng)化系統(tǒng),將PLC技術(shù)溶于全部自動(dòng)化領(lǐng)域。

由初發(fā)展至今,S3、S5系列PLC已逐步退出市場(chǎng),停止生產(chǎn),而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動(dòng)化系統(tǒng)的控制核心,而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核,是對(duì)S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí),它是西門子自動(dòng)化系統(tǒng)的可編程控制器。

西門子PLC系列分類:

 

可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的,可編程序控制器的分

類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

一般來說可以從三個(gè)角度對(duì)可編程序控制器進(jìn)行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類,其二是從可編程序控制器的性能高低去分類,其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類。

控制規(guī)模

可以分為大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)。

小型機(jī):小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在256點(diǎn)之內(nèi),適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制。

西門子小型機(jī)有S7-200:處理速度0.8~1.2ms ;存貯器2k ;數(shù)字量248點(diǎn);模擬量35路 。

中型機(jī):中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于2048點(diǎn),可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制,還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控,它適合中型或大型控制系統(tǒng)。

西門子中型機(jī)有S7-300:處理速度0.8~1.2ms ;存貯器2k ;數(shù)字量1024點(diǎn);模擬量128路 ;網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS;工業(yè)以太網(wǎng);MPI

大型機(jī):大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)

算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制,還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。

西門子大型機(jī)有S7-400 :處理速度0.3ms / 1k字;

存貯器512k ;I/O點(diǎn)12672;

控制性能

可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。

低檔機(jī)

這類可編程序控制器,具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低,能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。

比如,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。

中檔機(jī)

這類可編程序控制器,具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算,也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算。工作速度比較快,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多,輸入和輸出模塊的種類也比較多。

比如,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

高檔機(jī)

這類可編程序控制器,具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和PID運(yùn)算,還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多,輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。

比如,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。

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、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)于外界的比較,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
的性質(zhì)電阻電壓
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 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
S7-3006ES7 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
S7-4006ES7 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
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,成本可以用補(bǔ)償導(dǎo)線延伸冷端到溫度比較的控制室內(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,使熱電偶的冷端到控制室的儀表端子上,它本身并不能冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其他修正來補(bǔ)償冷端溫度變化造成的影響,補(bǔ)償見下表。

溫度補(bǔ)償說 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

 

3.2各補(bǔ)償接線

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)
S7-3006ES7 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)
S7-4006ES7 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B1230VAC
B2110VAC
B324VAC
B424VDC
連接到熱電偶1 L型
2J型
3K型
4S型
5R型
6U型
7T型
參考溫度000℃

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

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

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)
S7-3006ES7 331-7KF02-0AB0多8個(gè)(同類型)
6ES7 331-7KB02-0AB0多2個(gè)(同類型)
S7-4006ES7 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。


圖5 S7-300模板支持

圖5類型:參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)pt100的四根線接到模板的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

圖6類型:參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)的四根線接到模板的通道0,占用通道。
以上這兩種,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(gè)數(shù)
S7-3006ES7 331-7PF11-0AB0多8個(gè)(同類型)
S7-4006ES7 431-1KF10-0AB0多6個(gè)(同類型)
6ES7 431-7QH00-0AB0多14個(gè)(同類型)

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,可以通過選擇相應(yīng)的補(bǔ)償由模板內(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(gè)數(shù)可設(shè)定溫度范圍
S7-300 6ES7 331-7PF11-0AB0多8個(gè)(同類型)0℃或50℃
S7-4006ES7 431-1KF10-0AB0多8個(gè)(同類型)-273.15℃~327.67℃
6ES7 431-7QH00-0AB0多16個(gè)(同類型)-273.15℃~327.67℃
6ES7 431-7KF00-0AB0多8個(gè)(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€(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)償外,可以使用相同參比接點(diǎn)給多個(gè)模板,通過電阻溫度計(jì)進(jìn)行外部補(bǔ)償,S7-400的模板支持這種,補(bǔ)償示意圖如下。


圖7 混合外部補(bǔ)償

補(bǔ)償: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,由CPU讀取RTD的溫度,然后使用功能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)摹?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
SFC55STEP7
用于中斷的目標(biāo)CPU0
測(cè)量0
測(cè)量范圍0
診斷0
溫度單位0
溫度0
噪聲0
濾波0
參比接點(diǎn)0
周期結(jié)束中斷0
診斷中斷啟用1
硬件中斷啟用1
參考溫度1
上限1
下限1

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塊調(diào)用

當(dāng)M0.0上升沿使能時(shí),將寫入的參數(shù)從MB100~MB166傳遞到輸入地址為100開始的模板,修改其數(shù)據(jù)記錄1的參數(shù),同時(shí)也將參比接點(diǎn)的溫度也寫入模板的設(shè)定位置。

參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型描述
REQbbbbbBOOLREQ=1,寫請(qǐng)求,上升沿。
IOIDbbbbbBYTE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,不同則低地址的區(qū)域ID。
LADDR bbbbbWORD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 bbbbbBYTE數(shù)據(jù)記錄號(hào),參考模板數(shù)據(jù)手冊(cè)。
RECORD bbbbbANY需要傳送的數(shù)據(jù)記錄存放區(qū)。
RET_VALOUTPUTINT故障代碼。
BUSYOUTPUTBOOLBUSY=1,寫操作未完成。

表11 各參數(shù)的說明


4. 熱電偶的處理

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)償接線一致的measuring type(測(cè)量類型),measuring range(測(cè)量范圍),reference junction(參比接點(diǎn)類型)和reference temperature(參比接點(diǎn)溫度)的參數(shù),如下各圖所示。