3RW30181BB14
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業(yè)務(wù)范圍：
功能性
緊湊型 西門子軟啟動3RW30281BB14 軟起動器所需的空間僅為用于比較額定值 wye-delta 起動的接觸器所需空間的三分之一。這不僅節(jié)約了控制柜和標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌的空間，還完全省去了 wye-delta 起動器所需的布線工作。這對于高電機(jī)額定值尤為明顯，這些高額定值極少用作高技術(shù)解決方案。
同時(shí)，連接起動器和電機(jī)所需的電纜從六根減少到三根。緊湊的外形尺寸、短起動時(shí)間、簡單布線和快速調(diào)試使得軟起動器具有明顯的成本優(yōu)勢。
這些軟起動器的旁通觸點(diǎn)在工作時(shí)由一個(gè)集成固態(tài)滅弧系統(tǒng)保護(hù)。從而在故障時(shí)可防止對旁通觸點(diǎn)的破壞，如線圈操作機(jī)構(gòu)或主操作彈簧的短暫的控制電壓故障、機(jī)械震動或與壽命相關(guān)的部件缺陷。
新設(shè)備系列采用“極性平衡”控制方法，用于保護(hù)兩相控制的軟起動器中的直流部件。對于兩相控制軟起動器，來自兩個(gè)控制相位重疊的電流會流經(jīng)未受控制的相位。這也是導(dǎo)致電機(jī)軟起動中三相電流非對稱分布的物理原因。這雖然不受影響，但在大多數(shù)應(yīng)用中仍不可忽視。
控制功率半導(dǎo)體不僅導(dǎo)致不對稱，在起動電壓低于電機(jī)起動電壓值的 50 % 時(shí)，還導(dǎo)致之前提到的直流部件產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音。用于這些軟起動器的控制方法省去了軟起動相位的直流部件，并防止了可能產(chǎn)生的制動扭矩。
該方法創(chuàng)建了在速度、扭矩和電流上升上一致的電機(jī)軟起動，從而可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的緩和兩相起動。同時(shí)，起動操作的聲音質(zhì)量與三相控制軟起動器接近?？赏ㄟ^電機(jī)軟起動期間不同極性半波電流的持續(xù)的動態(tài)協(xié)調(diào)和均衡來實(shí)現(xiàn)。因此命名為“極性平衡”。
-
電壓斜坡軟起動；起動電壓的調(diào)節(jié)范圍 Us 為 40% 至 100%，斜坡時(shí)間 tR 為 0s ~ 20s。
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集成式旁通接觸系統(tǒng)，可最小化功率損失
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使用兩個(gè)電位計(jì)設(shè)置
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安裝與調(diào)試簡單
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電源電壓為 50/60 Hz，200 ~ 480 V
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兩個(gè)控制電壓型號 24 V AC/DC 和 110 - 230 V AC/DC
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寬溫度范圍，從 -25 ~ +60 ℃
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內(nèi)置輔助觸點(diǎn)確保用戶友好控制，并可在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)一步處理。
通過可變相位控制降低了電機(jī)電壓，并將其從可選擇的開始電壓以斜坡模式上升至電源電壓。起動時(shí)，這些設(shè)備限制了轉(zhuǎn)矩以及電流，并可防止直接起動或星-三角形起動時(shí)產(chǎn)生的沖擊。這樣，機(jī)械負(fù)載和電源電壓壓降能夠可靠的得到降低。
軟起動降低了連接設(shè)備的應(yīng)力，減少了磨損，因此無故障生產(chǎn)時(shí)間較長?？蛇x的起動值意味著軟起動器可單獨(dú)調(diào)整至有問題應(yīng)用的需求，且不像星-三角形起動器限制在具有固定電壓比的兩級啟動。
西門子3RW30軟起動器在對空間需求小上具有突出特性。集成式旁通觸點(diǎn)意味著電機(jī)起動后，在交易時(shí)無需考慮功率半導(dǎo)體（晶閘管）的功耗。從而降低了熱損失，使設(shè)計(jì)更加緊湊，且無需外部旁通電路。
可提供多種型號的 SIRIUS 3RW30 軟起動器：
標(biāo)準(zhǔn)型號用于定速三相電機(jī)，規(guī)格 S00、S0、S2 和 S3，帶集成旁通接觸系統(tǒng)
型號用于 22.5 mm 外殼內(nèi)的定速三相電機(jī)，無旁通
起動器額定功率達(dá) 55 kW（400 V 時(shí)），可用于三相電網(wǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。該款軟起動器具有尺寸小、功耗低和易于調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。
用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的
加熱鼓風(fēng)機(jī)上的皮帶打滑，或者沖洗裝置中的水壓突然激增只不過是許多問題中的兩個(gè)，當(dāng)電機(jī)在起動時(shí)生成過大動力時(shí)經(jīng)常會出現(xiàn)此類問題。利用 1.5kW 到 55kW（400V 時(shí)）的 西門子軟啟動3RW30281BB14 ，您可以輕松的避免此類問題。而且最棒的是：還可以從直接啟動切換到軟啟動，因?yàn)?SIRIUS 3RW30 是全世界此類設(shè)備中唯一一種可提供相同規(guī)格的軟起動器。
產(chǎn)品優(yōu)勢一覽：
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DRIVE-CLIQ接絕對值編碼器（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，都是用來測量溫度的。
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，利用溫差電勢原理來測量溫度的，當(dāng)熱電偶兩種金屬的兩端有溫度差，回路就會產(chǎn)生熱電動勢，溫差越大，熱電動勢越大，利用測量熱電動勢這個(gè)原理來測量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖1 熱電偶測量結(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，否則將會造成明顯的測量誤差
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
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屬性
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熱電阻
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熱電偶
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信號的性質(zhì)
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電阻信號
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電壓信號
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測量范圍
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低溫檢測
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高溫檢測
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材料
|
一種金屬材料（溫度敏感變化的金屬材料）
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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)生電動勢差）
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測量原理
|
電阻隨溫度變化的性質(zhì)來測量
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基于熱電效應(yīng)來測量溫度
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|
補(bǔ)償方式
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3線制和4線制接線
|
內(nèi)部補(bǔ)償和外部補(bǔ)償
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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，以分度號區(qū)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
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B型
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0~1820
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鉑銠—鉑銠
|
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C型
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0~2315
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鎢3稀土—鎢26 稀土
|
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E型
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-270~1000
|
鎳鉻—銅鎳
|
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J型
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-210~1200
|
鐵—銅鎳
|
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K型
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-270~1372
|
鎳鉻—鎳硅
|
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L型
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-200~900
|
鐵—銅鎳
|
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N型
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-270~1300
|
鎳鉻硅—鎳硅
|
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R型
|
-50~1769
|
鉑銠—鉑
|
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S型
|
-50~1769
|
鉑銠—鉑
|
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T型
|
-270~400
|
銅—銅鎳
|
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U型
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-270~600
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銅—銅鎳
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表2 分度號對照表
2.2可用的模板
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CPU類型
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模板類型
|
支持熱電偶類型
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S7-300
|
6ES7 331-7KF02-0AB0（8點(diǎn)）
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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)生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時(shí)冷端的環(huán)境溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性，所以需要對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測溫的影響，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
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說 明
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接 線
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內(nèi)部補(bǔ)償
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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。
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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
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補(bǔ)償盒
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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。
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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。
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熱電阻
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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
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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。
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CPU類型
|
支持內(nèi)部補(bǔ)償模板類型
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可連接熱電偶個(gè)數(shù)
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S7-300
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6ES7 331-7KF02-0AB0
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最多8個(gè)（4種類型，同通道組必須相同）
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6ES7 331-7KB02-0AB0
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最多2個(gè)（1種類型，同通道組必須相同）
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6ES7 331-7PF11-0AB0
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最多8個(gè)（8種類型）
|
|
S7-400
|
6ES7 431-7KF00-0AB0
|
最多8個(gè)（8種類型）
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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，橋接熱敏電阻會發(fā)生變化，產(chǎn)生正的或者負(fù)的補(bǔ)償電壓疊加到測量電勢差信號上，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，訂貨號如下表。
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推薦使用的補(bǔ)償盒
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訂貨號
|
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帶有集成電源裝置的參比端，用于導(dǎo)軌安裝
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M72166-V V V V V
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輔助電源
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B1
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230VAC
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|
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B2
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110VAC
|
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B3
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24VAC
|
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B4
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24VDC
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連接到熱電偶
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1
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L型
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|
2
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J型
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3
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K型
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|
4
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S型
|
|
5
|
R型
|
|
6
|
U型
|
|
7
|
T型
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|
參考溫度
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00
|
0℃
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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。
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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)
|
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S7-300
|
6ES7 331-7KF02-0AB0
|
最多8個(gè)（同類型）
|
|
6ES7 331-7KB02-0AB0
|
最多2個(gè)（同類型）
|
|
S7-400
|
6ES7 431-1KF10-0AB0
|
最多8個(gè)（類型可不同）
|
|
6ES7 431-7QH00-0AB0
|
最多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。
圖5 S7-300模板支持方式
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，對應(yīng)（M+，M-，I+，I-），可測參比接點(diǎn)出溫度范圍為-25℃到85℃，
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只能對模板的動態(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
|
參數(shù)分配方式
|
|
SFC55
|
STEP7
|
|
用于中斷的目標(biāo)CPU
|
0
|
否
|
是
|
|
測量方法
|
0
|
否
|
是
|
|
測量范圍
|
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
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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。
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參數(shù)
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聲明
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數(shù)據(jù)類型
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描述
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REQ
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INPUT
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BOOL
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REQ=1，寫請求，上升沿信號。
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IOID
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INPUT
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BYTE
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地址區(qū)域的標(biāo)識號：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，指定為B#16#54，不同則指定最低地址的區(qū)域ID。
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LADDR
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INPUT
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WORD
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模板的邏輯地址（初始地址），如果混合模板，指定兩個(gè)地址中的較低的一個(gè)。
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RECNUM
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INPUT
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BYTE
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數(shù)據(jù)記錄號，參考模板數(shù)據(jù)手冊。
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RECORD
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INPUT
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ANY
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需要傳送的數(shù)據(jù)記錄存放區(qū)。
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RET_VAL
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OUTPUT
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INT
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故障代碼。
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BUSY
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OUTPUT
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BOOL
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BUSY=1，寫操作未完成。
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表11 各參數(shù)的說明
4. 熱電偶的信號處理方式
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)償接線一致的measuring type（測量類型），measuring range（測量范圍），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。
圖10 S7-300模板測量方式示意圖
圖11 S7-300模板測量范圍示意圖
對于S7-300的模板，組態(tài)如圖10和11所示，只需要選擇測量類型和測量范圍（分度類型），補(bǔ)償方式包含在測量類型中。比如： 參比接點(diǎn)固定溫度補(bǔ)償方式，測量類型選擇 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
對于S7-400的模板，組態(tài)如圖12和13所示，測量類型中選擇TC-L方式，測量范圍中選擇與實(shí)際熱電偶類型一致的分度號，參比接點(diǎn)的選擇。比如：參比接點(diǎn)固定溫度的方式，測量類型和測量范圍選擇完后，在參比接點(diǎn)選擇（參考溫度），然后在reference temperature框（參考溫度）內(nèi)填寫參比接點(diǎn)的固定，組態(tài)就完成，或者是共享補(bǔ)償方式，可以用SFC55動態(tài)傳輸溫度參數(shù)。
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