西門子S7-400PLC模塊

西門子S7-400PLC模塊

SIEMENS西門子（上海總代理）

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：瞿曉明（）

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所有產(chǎn)品由西門子直接提供，可支持驗貨后付款。

西門子優(yōu)勢產(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

觸摸屏             變頻器

西門變頻器常用幾款:

MM440

MM440

MM430

MM420

變頻器面板

1.1 引言
自動化領(lǐng)域的當(dāng)前發(fā)展主流趨勢是基于PLC集成的解決方案。在實現(xiàn)若干復(fù)雜工藝功能和運動控制的應(yīng)用中，基于PLC的機電一體化1）解決方案得到了迅速的推廣，它既能為用戶提供更加靈活和更加效能的機械設(shè)備，也能大大地節(jié)約制造成本。因此，機電一體化的理念正逐漸地貫徹到越來越多的項目規(guī)劃和產(chǎn)品設(shè)計中。
在機電一體化方案中，注重運動控制的工藝功能在自動化系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。西門子的Technology CPU（或稱T CPU）實現(xiàn)了在一個SIMATIC CPU中集成工藝和運動控制功能，它不僅可*地執(zhí)行開環(huán)控制和運動控制的任務(wù)，而且能*集成在SIMATIC產(chǎn)品家族和TIA（Totally Integrated Automation，全集成自動化）環(huán)境之中。
作為新的SINAMICS驅(qū)動家族的一員，SINAMICS S120是滿足機器和工廠框架中高性能要求的模塊化驅(qū)動系統(tǒng)。S120提供了高性能的單軸和多軸驅(qū)動，憑借其擴(kuò)展性和靈活性，可廣泛應(yīng)用在眾多行業(yè)。

1）機電一體化（Mechatronics），結(jié)合了機械工程、計算機技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性學(xué)科，常用于制造業(yè)的設(shè)計和開發(fā)工作。

1.2 Technology CPU產(chǎn)品介紹
目前西門子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應(yīng)用在運動控制和標(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、運動控制和安全相關(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)證的運動控制功能
• 工藝組態(tài)（工藝對象、軸組態(tài)、工藝工具等）

系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認(rèn)證的功能塊簡化了用戶的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對所有的工藝功能進(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時處理多達(dá)32個（對于315T-2DP）或64個（對于317T（F）-2DP）工藝對象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。

1.3 SINAMICS S120產(chǎn)品介紹
Sinamics S120 是西門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)動控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動機，還能控制同步電機、扭矩電機及直線電機。其強大的定位功能將實現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語言來實現(xiàn)邏輯、運算及簡單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅(qū)動器）和DC/AC（多軸驅(qū)動器）。
更多S120產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。

2. 準(zhǔn)備

2.1 環(huán)境要求

2.1.1 本文檔所述實例基于以下硬件環(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）雙電機模塊3A 6SL3120-2TE13-0AA0
（4）同步電機（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（1FK7022-5AK71-1LG3），通過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 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
③ 補償導(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

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。

 表2 分度號對照表

2.2可用的模板

表3 S7 300/400 支持熱電偶的模板及對應(yīng)熱電偶類型

3. 熱電偶的補償接線

3.1 補償方式
熱電偶測量溫度時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），而測溫點到控制儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本可以用補償導(dǎo)線延伸冷端到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，但補償導(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，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度變化造成的影響，補償方式見下表。

表4 各類補償方式

3.2各補償方式接線

3.2.1內(nèi)部補償
內(nèi)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(dǎo)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。

表5 支持內(nèi)部補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)

圖2 內(nèi)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
補償盒方式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(biāo)定，如果實際溫度與補償溫度有偏差，橋接熱敏電阻會發(fā)生變化，產(chǎn)生正的或者負(fù)的補償電壓疊加到測量電勢差信號上，從而達(dá)到補償調(diào)節(jié)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。

表6 西門子參比接點的補償盒訂貨數(shù)據(jù)

圖3 S7-300模板支持接線方式

圖3 類型：熱電偶通過補償導(dǎo)線連接到參比接點，再用銅質(zhì)導(dǎo)線連接參比接點和模板的輸入端子構(gòu)成回路，同時由一個補償盒對模板連接的所有熱電偶進(jìn)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模板支持接線方式

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(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。

表7 支持外部補償盒補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)

3.2.3 外部補償—熱電阻
熱電阻方式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(jìn)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模板支持方式

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(yīng)（M+，M-，I+，I-），可測參比接點出溫度范圍為-25℃到85℃，

圖6 S7-400模板支持方式

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。
以上這兩種方式，參比接點到模板的線可以用銅質(zhì)導(dǎo)線，由于做公共補償，只能接同類型的熱電偶。

表8 支持熱電阻補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)

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(yīng)的補償方式由模板內(nèi)部處理補償，組態(tài)設(shè)置詳見下章節(jié)。

表9支持固定溫度補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)

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，除單獨補償方式外，可以使用相同參比接點給多個模板，通過電阻溫度計進(jìn)行外部補償，S7-400的模板支持這種方式，補償示意圖如下。

圖7 混合外部補償

補償過程：如圖所示，模板2和1 有公共的參比接點，模板1進(jìn)行外部電阻溫度計補償方式，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：

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，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)，同時也將參比接點的溫度也寫入模板的設(shè)定位置。

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)選擇與外部補償接線*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(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），補償方式包含在測量類型中。比如： 參比接點固定溫度補償方式，測量類型選擇 TC-L00C（參比接點溫度固定為0℃） 或 TC-L50C（參比接點溫度固定為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際熱電偶類型*的分度號，參比接點的選擇。比如：參比接點固定溫度的方式，測量類型和測量范圍選擇完后，在參比接點選擇ref.temp（參考溫度），然后在reference temperature框（參考溫度）內(nèi)填寫參比接點的固定，組態(tài)就完成，或者是共享補償方式，可以用SFC55動態(tài)傳輸溫度參數(shù)。

表12 參比接點參數(shù)說明

4.2 測量方式和轉(zhuǎn)換處理

表13 測量方式各參數(shù)的說明及處理

注：測量方式中：I ：內(nèi)部補償，E：外部補償，L：線性處理。

線性化方式（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
線性化方式下，由模板內(nèi)部根據(jù)所選擇的熱電偶類型的特性進(jìn)行線性處理，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)來的 十進(jìn)制值為2345，則對應(yīng)的溫度值為234.5℃。
非線性化方式（TC-I/E）
對于非線性化的設(shè)置，此設(shè)置類似80Mv的電壓測量，CPU得到的是0~27648之間的一個十進(jìn)制數(shù)值，即0~80Mv 對應(yīng)0~27648，需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)M號，然后通過對照表查找溫度。
綜上所述，如果想得到所測的溫度值，選擇線性化方式的設(shè)置比較方便；如果僅需要得到M號，可以選擇非線性化方式的設(shè)置。

全國代理：

北京市PLC、天津市、上海市、重慶市。特別行政區(qū)：香港、澳門。 
北京行政區(qū)劃市轄區(qū)PLC： 
東城區(qū)、西城區(qū)、宣武區(qū)、崇文區(qū)、豐臺區(qū)、海淀區(qū)、朝陽區(qū)、石景山區(qū) ，房山，平谷，密云，懷柔，延慶，大興，門頭溝，順義，昌平 
上海的行政區(qū)劃市轄區(qū)PLC： 
黃浦區(qū)（包括原黃浦區(qū)和原南市區(qū)，兩者於2000年合并成為新的黃浦區(qū)）， 盧灣區(qū)， 徐匯區(qū) ，長寧區(qū) ，靜安區(qū) ，普陀區(qū) ，閘北區(qū) ，虹口區(qū) ，楊浦區(qū)，浦東新區(qū)（1992年前大部為川沙縣） ，寶山區(qū)（1988年前稱寶山縣） ，閔行區(qū)（1992年前大部為上?？h），嘉定區(qū)（1992年前稱嘉定縣）， 金山區(qū)（1997年前稱金山縣）， 松江區(qū)（1998年前稱松江縣） ，青浦區(qū)（1999年前稱青浦縣），奉賢區(qū)（2001年前稱奉賢縣）， 南匯區(qū)（2001年前稱南匯縣）， 縣：崇明縣； 
天津的行政區(qū)劃市轄區(qū)PLC： 
和平區(qū)、河?xùn)|區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)、河北區(qū)、紅橋區(qū)、塘沽區(qū)、漢沽區(qū)、大港區(qū)、東麗區(qū)、西青區(qū)、津南區(qū)、北辰區(qū)、武清區(qū)和寶坻區(qū)。市轄縣有寧河縣、靜?？h、薊縣。 
重慶的行政區(qū)劃市轄區(qū)： 
渝中區(qū) 沙坪壩區(qū) 北碚區(qū) 渝北區(qū) 涪陵區(qū) 江北區(qū) 南岸區(qū) 雙橋區(qū) 萬洲區(qū) 長壽區(qū) 大渡口區(qū) 九龍坡區(qū) 萬盛區(qū) 巴南區(qū) 黔江區(qū) 。 
河北?。?1個地級市、22個縣級市）： 
11個地級市：石家莊市、唐山市、秦皇島市、邯鄲市、邢臺市、保定市、張家口市、承德市、滄州市、廊坊市、衡水市。 
22個縣級市：辛集市、藁城市、晉州市、新樂市、鹿泉市、遵化市、遷安市、武安市、南宮市、沙河市、涿州市、定州市、安國市、高碑店市、泊頭市、任丘市、黃驊市、河間市、霸州市、三河市、冀州市、深州市。 
內(nèi)蒙古自治區(qū)（9個地級市、3個盟、11個縣級市）： 
9個地級市：呼和浩特市、包頭市、烏海市、赤峰市、通遼市、鄂爾多斯市、呼倫貝爾市、巴彥淖爾市、烏蘭察布市。 
3個盟：錫林郭勒盟、興安盟、阿拉善盟 
11個縣級市：霍林郭勒市、滿洲里市、牙克石市、扎蘭屯市、根河市、額爾古納市、豐鎮(zhèn)市、錫林浩特市、二連浩特市、烏蘭浩特市、阿爾山市。 
遼寧?。?4個地級市、17個縣級市）： 
14個地級市：沈陽市、大連市、鞍山市、撫順市、本溪市、丹東市、錦州市、營口市、阜新市、遼陽市、盤錦市、鐵嶺市、朝陽市、葫蘆島市。 
17個縣級市：新民市、瓦房店市、普蘭店市、莊河市、海城市、東港市、鳳城市、凌海市、北鎮(zhèn)市、大石橋市、蓋州市、燈塔市、調(diào)兵山市、開原市、凌源市、北票市、興城市 
吉林?。?個地級市、1個州、20個縣級市）： 
8個地級市：長春市、吉林市、四平市、遼源市、通化市、白山市、松原市、白城市。 
1個州：延邊朝鮮族自治州PLC。 
20個縣級市：九臺市、榆樹市、德惠市、舒蘭市、樺甸市、蛟河市、磐石市、公主嶺市、雙遼市、梅河口市、集安市、臨江市、大安市、洮南市、延吉市、圖們市、敦化市、龍井市、琿春市、和龍市。 
黑龍江?。?2個地級市、1個地區(qū)、18個縣級市）： 
12地級市：哈爾濱市、齊齊哈爾市、鶴崗市、雙鴨山市、雞西市、大慶市、伊春市、牡丹江市、佳木斯市、七臺河市、黑河市、綏化市。 
1地區(qū)：大興安嶺地區(qū)。 
18個縣級市：尚志市、雙城市、五常市、訥河市、密山市、虎林市、鐵力市、綏芬河市、寧安市、海林市、穆棱市、同江市、富錦市、北安市、五大連池市、安達(dá)市、肇東市、海倫市。 
江蘇?。?3個地級市、27個縣級市）： 
13個地級市：南京市、無錫市、徐州市、常州市、蘇州市、南通市、連云港市、淮安市、鹽城市、揚州市、鎮(zhèn)江市、泰州市、宿遷市。 
27個縣級市：江陰市、宜興市、邳州市、新沂市、金壇市、溧陽市、常熟市、張家港市、太倉市、昆山市、吳江市、如皋市、通州市、海門市、啟東市、東臺市、大豐市、高郵市、江都市、儀征市、丹陽市、揚中市、句容市、泰興市、姜堰市、靖江市、興化市。 
浙江?。?1個地級市、22個縣級市）： 
11個地級市：杭州市、寧波市、溫州市、嘉興市、湖州市、紹興市、金華市、衢州市、舟山市、臺州市、麗水市。 
22個縣級市：建德市、富陽市、臨安市、余姚市、慈溪市、奉化市、瑞安市、樂清市、海寧市、平湖市、桐鄉(xiāng)市、諸暨市、上虞市、州嵊市、蘭溪市、義烏市、東陽市、永康市、江山市、臨海市、溫嶺市、龍泉市。 

安徽省（17個地級市、5個縣級市）： 
17個地級市：PLC合肥市代理、PLC蕪湖市代理商、PLC蚌埠市代理商、PLC淮南市代理商、PLC馬鞍山市代理商、PLC淮北市代理商、PLC銅陵市代理商、PLC安慶市代理商、PLC黃山市代理商、PLC滁州市代理商、PLC阜陽市代理商、PLC宿州市代理商、PLC巢湖市代理商、PLC六安市代理商、PLC亳州市代理商、PLC池州市代理商、PLC宣城市代理商。 
5個縣級市：PLC桐城市代理商、PLC天長市代理商、PLC明光市代理商、PLC界首市代理商、PLC寧國市代理商。 
福建?。?個地級市、14個縣級市）： 
9個地級市：PLC福州市代理商、PLC廈門市代理商、PLC莆田市代理商、PLC三明市代理商、PLC泉州市代理商、PLC漳州市代理商、PLC南平市代理商、PLC龍巖市代理商、PLC寧德市代理商。 
14個縣級市：PLC福清市代理商、PLC長樂市代理商、PLC永安市代理商、PLC石獅市代理商、PLC晉江市代理商、PLC南安市代理商、PLC龍海市代理商、PLC邵武市代理商、PLC武夷山代理商、PLC建甌市代理商、PLC漳平市代理商、PLC建陽市代理商、PLC福安市代理商、PLC福鼎市代理商。 
PLC江西省代理商
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