西門(mén)子電機(jī)1FK7083-5AF71-1FG0 西門(mén)子電機(jī)1FK7083-5AF71-1FG0

SIEMENS 公司與廣大用戶的好評(píng)及大力支持。但公司并未僅僅滿足與現(xiàn)狀：隨著 SIMATIC S7 系列中小型 PLC 產(chǎn)品 S7200 、 S7300 及變頻器 MM420 、 MM440 系列的成功推出，其優(yōu)越的性能價(jià)格比受到眾多配套生產(chǎn)廠商的關(guān)注，在紡織機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)上海羋錚公司先后采用 S7 PLC 及 MM 、 MDV 變頻器產(chǎn)品的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與編程，并在北京國(guó)際紡機(jī)展覽會(huì)上獲得了全面的成功；在其他行業(yè)如、上海供水裝置的合作中也取得了良好的業(yè)績(jī)，并在售后服務(wù)方面贏得了用戶的一致好評(píng)。 熱情周到 為廣大用戶提供一流的服務(wù) 

西門(mén)子PLC作為PLC行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)之一，在我國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子PLC近年來(lái)推出了大量被客戶高度認(rèn)可的PLC產(chǎn)品，其中包括S7-1500、S7-1200、S7-400、S7-300、S7-200、等。 西門(mén)子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。尤其是西門(mén)子推出了西門(mén)子S7-1500系列PLC之后，其優(yōu)異的性能讓初次使用的工程人員愛(ài)不釋手。那么，相對(duì)于西門(mén)子傳統(tǒng)的SIMATIC S7-300、S7-400系列PLC，S7-1500系列PLC都有哪些優(yōu)勢(shì)呢？

西門(mén)子PLC發(fā)展歷史： 

西門(mén)子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。

 西門(mén)子（SIMATIC）PLC的6代

1、西門(mén)子公司的產(chǎn)品最早是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，它具有更國(guó)際化、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(guò)程控制領(lǐng)域，西門(mén)子公司又提出PCS7（過(guò)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(mén)子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)融為一體。

6、西門(mén)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。

由最初發(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(mén)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(mén)子自動(dòng)化系統(tǒng)最尖端，功能最強(qiáng)的可編程控制器。

西門(mén)子PLC系列分類(lèi)： 

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(lèi)也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

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

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(mén)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(mén)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(mén)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(lèi)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(lèi)。

中檔機(jī)

這類(lèi)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(lèi)也比較多。

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

高檔機(jī)

這類(lèi)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(lèi)也很全面。這類(lèi)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(lèi)。

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(wèn)題。

1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別

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。

 表2 分度號(hào)對(duì)照表

2.2可用的模板

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

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(lái)補(bǔ)償冷端溫度變化造成的影響，補(bǔ)償見(jiàn)下表。

表4 各類(lèi)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(guò)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(lèi)型的熱電偶，連接示意圖如下。

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(wú)。

3.2.2 外部補(bǔ)償—補(bǔ)償盒
補(bǔ)償盒是通過(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(mén)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(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

圖3 類(lèi)型：熱電偶通過(guò)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(lèi)型的熱電偶。

圖4 S7-400模板支持接線

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。

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(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

圖5類(lèi)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(lèi)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(lèi)型的熱電偶。

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)償由模板內(nèi)部處理補(bǔ)償，組態(tài)設(shè)置詳見(jiàn)下章節(jié)。

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(guò)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(xiě)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：

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(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。

表11 各參數(shù)的說(shuō)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(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)償包含在測(cè)量類(lèi)型中。比如： 參比接點(diǎn)固定溫度補(bǔ)償，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，測(cè)量范圍中選擇與實(shí)際熱電偶類(lèi)型一致的分度號(hào)，參比接點(diǎn)的選擇。比如：參比接點(diǎn)固定溫度的，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，可以用SFC55動(dòng)態(tài)傳輸溫度參數(shù)。

表12 參比接點(diǎn)參數(shù)說(shuō)明

4.2 測(cè)量和轉(zhuǎn)換處理

表13 測(cè)量各參數(shù)的說(shuō)明及處理

注：測(cè)量中：I ：內(nèi)部補(bǔ)償，E：外部補(bǔ)償，L：線性處理。

線性化（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
線性化下，由模板內(nèi)部根據(jù)所選擇的熱電偶類(lèi)型的特性進(jìn)行線性處理，可以使用L PIW xxx 直接讀入，則將十進(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℃。
非線性化（TC-I/E）
對(duì)于非線性化的設(shè)置，此設(shè)置類(lèi)似80Mv的電壓測(cè)量，CPU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)Mv，然后通過(guò)對(duì)照表查找溫度。
綜上所述，如果想所測(cè)的溫度值，選擇線性化的設(shè)置比較方便；如果僅需要Mv，可以選擇非線性化的設(shè)置。

與稱(chēng)重變送器和稱(chēng)重儀表不同，SIWAREX系列稱(chēng)重模塊可以直接接收稱(chēng)重傳感器輸出的mV，并與西門(mén)子控制（包括S7 200/300/1200/ET200M/ ET200S）無(wú)縫集成，具有擴(kuò)展靈活、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。SIWAREX系列稱(chēng)重模塊其設(shè)計(jì)用于各種工業(yè)，具備很高的抗能力，但是為了保證模塊運(yùn)行可靠，在安裝接線等方面必須要規(guī)范操作。

圖1 SIWAREX集成化解決方案替代稱(chēng)重變送器/儀表

EMC即電磁兼容性，描述了電氣設(shè)備在特定的電磁下，既不受到電磁的影響，也不會(huì)對(duì)周?chē)a(chǎn)生影響的能力。在安裝之前，一定要執(zhí)行EMC設(shè)計(jì)規(guī)范，分析各種可能存在的源。

電磁可以通過(guò)以下幾種到控

整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)都集成

在一個(gè)單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺(tái)完整的PLC。

控制點(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí)，可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。

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