濰坊西門子cp5611通訊卡代理商 濰坊西門子cp5611通訊卡代理商
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西門子(simatic)plc的6代
1、西門子公司的產品早是1975年投放市場的simatic s3,它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。
2、1979年,s3系統被simatic s5所取代,該系統廣泛地使用了微處理器。
3、20世紀80年代初,s5系統進一步升級——u系列plc,較常用機型: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、安裝空間更小、更良好的windows用戶界面等優勢,其機型為:s7-200、300、400。
5、1996年,在過程控制領域,西門子公司又提出pcs7(過程控制系統7)的概念,將其優勢的wincc(與windows兼容的操作界面)、profibus(工業現場總線)、coros(監控系統)、sinec(西門子工業網絡)及控調技術融為一體。
6、西門子公司提出tia(totally integrated automation)概念,即全集成自動化系統,將plc技術溶于全部自動化領域。
由初發展至今,s3、s5系列plc已逐步退出市場,停止生產,而s7系列plc發展成為了西門子自動化系統的控制核心,而tdc系統沿用simadyn d技術內核,是對s7系列產品的進一步升級,它是西門子自動化系統的可編程控制器。
西門子plc系列分類:
可編程控制器是由現代化生產的需要而產生的,可編程序控制器的分
類也必然要符合現代化生產的需求。
一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規模大小去分類,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構特點去分類。
控制規模可以分為大型機、中型機和小型機。
小型機:小型機的控制點一般在256點之內,適合于單機控制或小型系統的控制。
西門子小型機有s7-200:處理速度0.8~1.2ms ;存貯器2k ;數字量248點;模擬量35路 。
中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制,還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控,它適合中型或大型控制系統。
西門子中型機有s7-300:處理速度0.8~1.2ms ;存貯器2k ;數字量1024點;模擬量128路 ;網絡profibus;工業以太網;mpi。
大型機:大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術運
算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制,還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控。
西門子大型機有s7-400 :處理速度0.3ms / 1k字;
存貯器512k ;i/o點12672;
控制性能可以分為高檔機、中檔機和低檔機。
低檔機
這類可編程序控制器,具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低,能帶的輸入和輸出模塊的數量比較少。
比如,德國siemens公司生產的s7-200就屬于這一類。
中檔機
這類可編程序控制器,具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算,也能完成比較復雜的三角函數、指數和pid運算。工作速度比較快,能帶的輸入輸出模塊的數量也比較多,輸入和輸出模塊的種類也比較多。
比如,德國siemens公司生產的s7-300就屬于這一類。
高檔機
這類可編程序控制器,具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數運算、指數運算和pid運算,還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快,能帶的輸入輸出模塊的數量很多,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模很大的控制任務。在聯網中一般做主站使用。
比如,德國siemens公司生產的s7-400就屬于這一類。
1 熱電偶測量結構示意圖
注意:如上圖所示,熱電偶是有正負極性的,所以需要確保這些導線連接到正確的極性,否則將會造成明顯的測量誤差
為了保證熱電偶可靠、地工作,安裝要求如下:
① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;
② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,以防短路;
③ 補償導線與熱電偶端的連接要方便可靠;
④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離;
⑤ 熱電偶對于外界的比較,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別
屬性 熱電阻 熱電偶
的性質 電阻 電壓
測量范圍 低溫檢測 高溫檢測
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,在兩個不同金屬的兩端產生電動勢差)
測量原理 電阻隨溫度變化的性質來測量 基于熱電效應來測量溫度
補償 3線制和4線制接線 內部補償和外部補償
電纜接點要求 電阻直接接入可以更的避免線路的的損耗 要通過補償導線直接接入到模板;或補償導線接到參比接點,然后用銅制導線接到模板
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
根據使用材料的不同,分不同類型的熱電偶,以分度號區分,分度號代表溫度范圍,且代表每種分度號的熱電偶具體多少溫度輸出多少毫伏的電壓,熱電偶的分度號有主要有以下幾種。
分度號 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 分度號對照表
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) e,j,k,l,n
6es7 331-7kb02-0ab0(2點) e,j,k,l,n
6es7 331-7pf11-0ab0(8點) b,c,e,j,k,l,n,r,s,t,u
s7-400 6es7 431-1kf10-0ab0(8點) b,e,j,k,l,n,r,s,t,u
6es7 431-7qh00-0ab0(16點) b,e,j,k,l,n,r,s,t,u
6es7 431-7kf00-0ab0(8點) 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應熱電偶類型
3. 熱電偶的補償接線
3.1 補償
熱電偶測量溫度時要求冷端的溫度保持不變,這樣產生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關系。若測量時冷端的溫度變化,將嚴重影響測量的準確性,所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補償的措施。
由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用時),而測溫點到控制儀表的距離都很遠,為了節省熱電偶材料,成本可以用補償導線延伸冷端到溫度比較的控制室內,但補償導線的材質要和熱電偶的導線材質相同。熱電偶補償導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測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正來補償冷端溫度變化造成的影響,補償見下表。
溫度補償 說 明 接 線
內部補償 使用模板的內部溫度為參比接點進行補償,再由模板進行處理。 直接用補償導線連接熱電偶到模擬量模板輸入端。
外部補償 補償盒 使用補償盒采集并補償參比接點溫度,不需要模板進行處理。 可以使用銅質導線連接參比接點和模擬量模板輸入端。
熱電阻 使用熱電阻采集參比接點溫度,再由模板進行處理。
如果參比接點溫度恒定可以不要熱電阻參考
表4 各類補償
3.2各補償接線
3.2.1內部補償
內部補償是在輸入模板的端子上建立參比接點,所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端,或通過補償導線間接的連接到輸入端。每個通道組必須接相同類型的熱電偶,連接示意圖如下。
cpu類型 支持內部補償模板類型 可連接熱電偶個數
s7-300 6es7 331-7kf02-0ab0 多8個(4種類型,同通道組必須相同)
6es7 331-7kb02-0ab0 多2個(1種類型,同通道組必須相同)
6es7 331-7pf11-0ab0 多8個(8種類型)
s7-400 6es7 431-7kf00-0ab0 多8個(8種類型)
表5 支持內部補償的模板及可接熱電偶個數
圖2 內部補償接線
注1:模板6es7 331-7kf02-0ab0和6es7 331-7kb02-0ab0需要短接補償端comp+(10)和mana(11),其它模板無。
3.2.2 外部補償—補償盒
補償盒是通過補償盒獲取熱電偶的參比接點的溫度,但補償盒必須安裝在熱電偶的參比接點處。
補償盒必須單獨供電,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。
補償盒包含一個橋接電路,固定參比接點溫度標定,如果實際溫度與補償溫度有偏差,橋接熱敏電阻會發生變化,產生正的或者負的補償電壓疊加到測量電勢差上,從而達到補償調節的目的。
補償盒采用參比接點溫度為0℃的補償盒,*使用西門子帶集成電源裝置的補償盒,訂貨號如下表。
*使用的補償盒 訂貨號
帶有集成電源裝置的參比端,用于導軌安裝 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 西門子參比接點的補償盒訂貨數據
圖3 s7-300模板支持接線
圖3 類型:熱電偶通過補償導線連接到參比接點,再用銅質導線連接參比接點和模板的輸入端子構成回路,同時由一個補償盒對模板連接的所有熱電偶進行公共補償,補償盒的9,8端子連接到模板的補償端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:模板的各個通道單獨連接一個補償盒,補償盒通過熱電偶的補償導線直接連接到模板的輸入端子構成回路,所以模板的每個通道都可以使用模板支持類型的熱電偶,但是每個通道都需要補償盒。
cpu類型 支持外部補償盒補償模板類型 可連接熱電偶個數
s7-300 6es7 331-7kf02-0ab0 多8個(同類型)
6es7 331-7kb02-0ab0 多2個(同類型)
s7-400 6es7 431-1kf10-0ab0 多8個(類型可不同)
6es7 431-7qh00-0ab0 多16個(類型可不同)
表7 支持外部補償盒補償的模板及可接熱電偶個數
3.2.3 外部補償—熱電阻
熱電阻是通過外接電阻溫度計獲取熱電偶的參比接點的溫度,再由模板處理然后進行溫度補償,同樣熱電阻必須安裝在熱電偶的參比接點處。
圖5 s7-300模板支持
圖5類型:參比接點電阻溫度計pt100的四根線接到模板的35,36,37,38端子,對應(m+,m-,i+,i-),可測參比接點出溫度范圍為-25℃到85℃,
圖6 s7-400模板支持
圖6類型:參比接點電阻溫度計的四根線接到模板的通道0,占用通道。
以上這兩種,參比接點到模板的線可以用銅質導線,由于做公共補償,只能接同類型的熱電偶。
cpu類型 支持熱電阻補償模板類型 可連接熱電偶個數
s7-300 6es7 331-7pf11-0ab0 多8個(同類型)
s7-400 6es7 431-1kf10-0ab0 多6個(同類型)
6es7 431-7qh00-0ab0 多14個(同類型)
表8 支持熱電阻補償的模板及可接熱電偶個數
3.2.4外部補償—固定溫度
如果外部參比接點的溫度已知且固定,可以通過選擇相應的補償由模板內部處理補償,組態設置詳見下章節。
cpu類型 支持固定溫度補償模板類型 可連接熱電偶個數 可設定溫度范圍
s7-300 6es7 331-7pf11-0ab0 多8個(同類型) 0℃或50℃
s7-400 6es7 431-1kf10-0ab0 多8個(同類型) -273.15℃~327.67℃
6es7 431-7qh00-0ab0 多16個(同類型) -273.15℃~327.67℃
6es7 431-7kf00-0ab0 多8個(同類型) -273.15℃~327.67℃
表9支持固定溫度補償的模板及可接熱電偶個數
從上表可以看出,300的模板只支持參比接點的溫度為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混合補償—熱電阻和固定溫度補償
另外,除單獨補償外,可以使用相同參比接點給多個模板,通過電阻溫度計進行外部補償,s7-400的模板支持這種,補償示意圖如下。
圖7 混合外部補償
補償:如圖所示,模板2和1 有公共的參比接點,模板1進行外部電阻溫度計補償,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選擇固定溫度補償的。
sfc55只能對模板的動態參數進行修改,模擬量輸入模板的靜態參數(數據記錄0)和動態參數(數據記錄1)的參數及數據記錄1的結構如下:
參數 數據記錄號 參數分配
sfc55 step7
用于中斷的目標cpu 0 否 是
測量 0 否 是
測量范圍 0 否 是
診斷 0 否 是
溫度單位 0 否 是
溫度 0 否 是
噪聲 0 否 是
濾波 0 否 是
參比接點 0 否 是
周期結束中斷 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
圖8 s7-400模擬量輸入模板的數據記錄1的結構
以6es7 431-7qh00-0ab0 模擬量輸入模板為例,程序塊sfc55調用:
圖9 sfc55塊調用
當m0.0上升沿使能時,將寫入的參數從mb100~mb166傳遞到輸入地址為100開始的模板,修改其數據記錄1的參數,同時也將參比接點的溫度也寫入模板的設定位置。
參數 聲明 數據類型 描述
req bbbbb bool req=1,寫請求,上升沿。
ioid bbbbb byte 地址區域的標識號:外設輸入=b#16#54;
外設輸出=b#16#55;
外設輸入/輸出混合,如果地址相同,為b#16#54,不同則低地址的區域id。
laddr bbbbb word 模板的邏輯地址(初始地址),如果混合模板,兩個地址中的較低的一個。
recnum bbbbb byte 數據記錄號,參考模板數據手冊。
record bbbbb any 需要傳送的數據記錄存放區。
ret_val output int 故障代碼。
busy output bool busy=1,寫操作未完成。
表11 各參數的說明
4. 熱電偶的處理
4.1 硬件組態設置
首先要在硬件組態選擇與外部補償接線一致的measuring type(測量類型),measuring range(測量范圍),reference junction(參比接點類型)和reference temperature(參比接點溫度)的參數,如下各圖所示。
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