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西门子CPU312C模块
可参数化的特性
可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及CPU的响应进行参数设置:
显示功能与信息功能
集成的通讯功能
集成功能
CPU 312C 安装有:
1.1 热电偶的工作原理
西门子CPU312C模块
注意:如上图所示,热电偶是有正负极性的,所以需要确保这些导线连接到正确的极性,否则将会造成明显的测量误差
1.2 热电偶与热电阻的区别
表1 热电偶与热电阻的比较
2.1热电偶类型
表2 分度号对照表
2.2可用的模板
表3 S7 300/400 支持热电偶的模板及对应热电偶类型
西门子CPU312C模块
3.1 补偿方式
表4 各类补偿方式
3.2各补偿方式接线
3.2.1内部补偿
表5 支持内部补偿的模板及可接热电偶个数
注1:模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接补偿端COMP+(10)和Mana(11),其它模板无。
3.2.2 外部补偿—补偿盒
表6 西门子参比接点的补偿盒订货数据
商品编号
6ES7312-5BF04-0AB0
一般信息
硬件功能状态
01
固件版本
V3.3
附带程序包的
● 工程系统
STEP 7 V5.5 + SP1 以上或 STEP 7 V5.3 + SP2 以上,附带 HSP 203
电源电压
额定值 (DC)
● DC 24 V
是
允许范围,下限 (DC)
19.2 V
允许范围,上限 (DC)
28.8 V
电源导线的外部保险装置(推荐)
LS 开关,类型 C,较小值 2 A;LS 开关,类型 B,较小值 4 A
电源和电压断路跨接
● 停电/断电跨接时间
5 ms
● 重复率,较小值
1 s
数字输出端
— 额定值 (DC)
24 V
— 反极性保护
否
输入电流
耗用电流(额定值)
570 mA
耗用电流(空载),典型值
90 mA
接通电流,典型值
5 A
I2t
0.7 A2·s
数字输出端
● 来自负载电压 L+,较大值
25 mA
功率损失
功率损失,典型值
8 W
存储器
工作存储器
● 集成
64 kbyte
● 可扩展
否
● 用于剩余数据模块的剩磁存储器大小
64 kbyte
装载存储器
● 插拔式 (MMC)
是
● 插拔式 (MMC),较大值
8 Mbyte
● MMC 上的数据管理(在上一次编程后),较小值
10 y
缓冲
● 存在
是; 通过 MMC 担保(免维护)
● 不带电池
是; 程序和数据
CPU-处理时间
对于位运算,典型值
0.1 μs
对于字运算,典型值
0.24 μs
对于**运算,典型值
0.32 μs
对于浮点运算,典型值
1.1 μs
CPU-组件
组件数量(总计)
1 024; (DB、FC、FB);可以通过安装的 MMC 减少可装载块的较大数量。
DB
● 数量,较大值
1 024; 数字条:1 至 16000
● 容量,较大值
64 kbyte
FB
● 数量,较大值
1 024; 数字条:0 至 7999
● 容量,较大值
64 kbyte
FC
● 数量,较大值
1 024; 数字条:0 至 7999
● 容量,较大值
64 kbyte
OB
● 说明
参见操作列表
● 容量,较大值
64 kbyte
● 可用循环 OB 数量
1; OB 1
● 时间报警 OB 数量
1; OB 10
● 延迟报警 OB 数量
2; OB 20, 21
● 唤醒警告 OB 数量
4; OB 32、33、34、35
● 过程报警 OB 数量
1; OB 40
● 启动 OB 数量
1; OB 100
● 异步错误 OB 数量
4; OB 80、82、85、87
● 同步错误 OB 数量
2; OB 121、122
功能
用户程序使用密码保护,可防止非法访问。
函数 (FC) 和功能块 (FB) 可以通过 S7-Block Privacy,加密存储于 CPU 以保护专有技术。
诊断缓冲区中可存储最后 500 条错误和中断事件,其中的 100 条事件可以长期存储。
如果发生断电,则可通过 CPU 将所有保持性数据自动写入到 SIMATIC 微型存储卡(MMC 卡)上,且将在再次通电时保持不变。
定义名称、上位名称和位置 ID
定义 CPU 的启动特性和监视时间
*较大循环时间和负载,设定时钟存储器地址。
设置保持区
设定起始日期、起始时间和间隔周期
周期设定
确定诊断消息的处理和范围
设定AS内或MPI上的同步类型
定义程序和数据的访问权限
保留连接源
定义站地址
地址设定,输入继电器和过程中断
设定地址,以及 “连续计数”“单次计数”“周期计数”“频率测量”和“脉宽调制”模式下的参数分配
发光二极管显示,例如,硬件、编程、定时器或I/O出错以及运行模式,如RUN、STOP、Startup。
使用编程器,可显示用户执行过程中的信号状态,独立于用户程序修改过程变量,并输出堆栈存储器的内容。
通过编程器以文本形式为用户提供存储能力信息、CPU的运行模式,以及主存储器和装载存储器当前的使用情况、当前的循环时间和诊断缓冲区的内容。
2个通道(较高 10 kHz),具有独立方向的比较器,可直接连接到 24V 增量型编码器。
允许进行频率测量(高达 10 kHz),例如,测量轴速或吞吐量(每个测量周期内的件数)。
2个通道。可测量计数信号的周期时间,计数频率较高为 1 KHz。
2个输出可直接连接控制阀、执行器、开关设备、加热装置等,例如采样频率为 2.5 kHz。 可设置周期长度并可在运行时修改占空比。
报警输入可以检测过程事件,并在较短的时间内触发响应。
设计
处理器处理每条二进制指令的时间可达 100 ns。
64 KB 高速工作存储器(相当于大约 21 K 的指令),用于执行相关的程序,为用户程序提供充分的空间;
SIMATIC 微型存储卡(较大 8 MB)作为程序的装载存储器,还允许将项目(包括符号和注释)存储在 CPU 中。
多达 8 个模块,(1排结构)
内置 MPI 接口可以较多同时建立 6 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中,始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过“全局数据通讯”,MPI可以用来建立较多16个CPU组成的简单网络。
10个数字量输入(均可用于报警处理)和6个数字量输出,用于将过程信号连接到 CPU 312C。
热电偶和热电阻一样,都是用来测量温度的。
热电偶是将两种不同金属或合金金属焊接起来,构成一个闭合回路,利用温差电势原理来测量温度的,当热电偶两种金属的两端有温度差,回路就会产生热电动势,温差越大,热电动势越大,利用测量热电动势这个原理来测量温度。
结构示意图如下:
图1 热电偶测量结构示意图
为了保证热电偶可靠、稳定地工作,安装要求如下:
① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离;
⑤ 热电偶对于外界的干扰比较敏感,因此安装还需要考虑屏蔽的问题。
属性
热电阻
热电偶
信号的性质
电阻信号
电压信号
测量范围
低温检测
高温检测
材料
一种金属材料(温度敏感变化的金属材料)
双金属材料在(两种不同的金属,由于温度的变化,在两个不同金属的两端产生电动势差)
测量原理
电阻随温度变化的性质来测量
基于热电效应来测量温度
补偿方式
3线制和4线制接线
内部补偿和外部补偿
电缆接点要求
电阻直接接入可以更精确的避免线路的的损耗
要通过补偿导线直接接入到模板;或补偿导线接到参比接点,然后用铜制导线接到模板
2. 热电偶的类型和可用模板
根据使用材料的不同,分不同类型的热电偶,以分度号区分,分度号代表温度范围,且代表每种分度号的热电偶具体多少温度输出多少毫伏的电压,热电偶的分度号有主要有以下几种。
分度号
温度范围(℃)
两种金属材料
B型
0~1820
铂铑—铂铑
C型
0~2315
钨3稀土—钨26 稀土
E型
-270~1000
镍铬—铜镍
J型
-210~1200
铁—铜镍
K型
-270~1372
镍铬—镍硅
L型
-200~900
铁—铜镍
N型
-270~1300
镍铬硅—镍硅
R型
-50~1769
铂铑—铂
S型
-50~1769
铂铑—铂
T型
-270~400
铜—铜镍
U型
-270~600
铜—铜镍
CPU类型
模板类型
支持热电偶类型
S7-300
6ES7 331-7KF02-0AB0(8点)
E,J,K,L,N
6ES7 331-7KB02-0AB0(2点)
E,J,K,L,N
6ES7 331-7PF11-0AB0(8点)
B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U
S7-400
6ES7 431-1KF10-0AB0(8点)
B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
6ES7 431-7QH00-0AB0(16点)
B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
6ES7 431-7KF00-0AB0(8点)
B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
3. 热电偶的补偿接线
热电偶测量温度时要求冷端的温度保持不变,这样产生的热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时冷端的环境温度变化,将严重影响测量的准确性,所以需要对冷端温度变化造成的影响采取一定补偿的措施。
由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到控制仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本可以用补偿导线延伸冷端到温度比较稳定的控制室内,但补偿导线的材质要和热电偶的导线材质相同。热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度变化造成的影响,补偿方式见下表。
温度补偿方式
说 明
接 线
内部补偿
使用模板的内部温度为参比接点进行补偿,再由模板进行处理。
直接用补偿导线连接热电偶到模拟量模板输入端。
外部补偿
补偿盒
使用补偿盒采集并补偿参比接点温度,不需要模板进行处理。
可以使用铜质导线连接参比接点和模拟量模板输入端。
热电阻
使用热电阻采集参比接点温度,再由模板进行处理。
如果参比接点温度恒定可以不要热电阻参考
内部补偿是在输入模板的端子上建立参比接点,所以需要将热电偶直接连接到模板的输入端,或通过补偿导线间接的连接到输入端。每个通道组必须接相同类型的热电偶,连接示意图如下。
CPU类型
支持内部补偿模板类型
可连接热电偶个数
S7-300
6ES7 331-7KF02-0AB0
较多8个(4种类型,同通道组必须相同)
6ES7 331-7KB02-0AB0
较多2个(1种类型,同通道组必须相同)
6ES7 331-7PF11-0AB0
较多8个(8种类型)
S7-400
6ES7 431-7KF00-0AB0
较多8个(8种类型)
图2 内部补偿接线
补偿盒方式是通过补偿盒获取热电偶的参比接点的温度,但补偿盒必须安装在热电偶的参比接点处。
补偿盒必须单独供电,电源模块必须具有充分的噪声滤波功能,例如使用接地电缆屏蔽。
补偿盒包含一个桥接电路,固定参比接点温度标定,如果实际温度与补偿温度有偏差,桥接热敏电阻会发生变化,产生正的或者负的补偿电压叠加到测量电势差信号上,从而达到补偿调节的目的。
补偿盒采用参比接点温度为0℃的补偿盒,推荐使用西门子带集成电源装置的补偿盒,订货号如下表。
推荐使用的补偿盒
订货号
带有集成电源装置的参比端,用于导轨安装
M72166-V V V V V
辅助电源
B1
230VAC
B2
110VAC
B3
24VAC
B4
24VDC
连接到热电偶
1
L型
2
J型
3
K型
4
S型
5
R型
6
U型
7
T型
参考温度
00
0℃
技术规范
西门子CPU312C模块
S120电源模块 6SL3130-7TE31-2AA1
S120电源模块 6SL3130-7TE31-2AA0
S120电源模块 6SL3130-7TE31-2AB0
S120电源模块 6SL3130-1TE31-0AA0
S120电源模块 6SL3130-7TE28-0AA0
S120电源模块 6SL3130-7TE28-0AA1
S120电源模块 6SL3130-7TE28-0AA3
S120电源模块 6SL3130-7TE28-0AB0
S120电源模块 6SL3130-7TE25-5AA0
S120电源模块 6SL3130-7TE25-5AA1
S120电源模块 6SL3130-7TE25-5AA3
S120电源模块 6SL3130-7TE25-5AB0
S120电源模块 6SL3130-1TE22-0AA0
S120电源模块 6SL3130-6TE23-6AA3
S120电源模块 6SL3130-6TE23-6AB0
S120电源模块 6SL3130-7TE23-6AA0
S120电源模块 6SL3130-7TE23-6AA1
S120电源模块 6SL3130-7TE23-6AA3
S120电源模块 6SL3130-7TE23-6AB0
S120电源模块 6SL3130-1TE22-0AA0
S120电源模块 6SL3130-6TE21-6AA3
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S120电源模块 6SL3130-6AE15-0AB0
S120电源模块 6SL3130-6AE15-0AB1
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S120驱动模块 6SL3120-1TE21-0AA3
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S120驱动模块 6SL3120-2TE21-8AA0
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S120驱动模块 6SL3120-2TE21-8AB0
S120驱动模块 6SL3120-2TE21-0AA0
S120驱动模块 6SL3120-2TE21-0AA3
S120驱动模块 6SL3120-2TE21-0AA4
S120驱动模块 6SL3120-2TE21-0AB0
S120驱动模块 6SL3120-2TE15-0AA0
S120驱动模块 6SL3120-2TE15-0AA3
S120驱动模块 6SL3120-2TE15-0AA4
S120驱动模块 6SL3120-2TE15-0AB0
S120驱动模块 6SL3120-2TE13-0AA0
S120驱动模块 6SL3120-2TE13-0AA3
S120驱动模块 6SL3120-2TE13-0AA4
S120驱动模块 6SL3120-2TE13-0AB0
S120控制单元 6SL3040-0MA00-0AA0
S120控制单元 6SL3040-0MA00-0AA1
S120控制单元 6SL3040-1MA00-0AA0
S120控制单元 6SL3040-1MA01-0AA0
S120控制单元 6SL3040-0LA00-0AA0
S120控制单元 6SL3040-0LA00-0AA1
S120控制单元 6SL3040-0LA01-0AA0
S120控制单元 6SL3040-0LA01-0AA1
S120控制单元 6SL3040-0JA00-0AA0
S120控制单元 6SL3040-0JA01-0AA0
S120控制单元 6SL3040-0JA02-0AA0
西门子CPU312C模块