热电偶线是什么材料(西门子PLC如何使用热电偶?图文详解接线和编程很详细)
Posted
篇首语:勤劳一日,可得一夜安眠;勤劳一生,可得幸福长眠。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了热电偶线是什么材料(西门子PLC如何使用热电偶?图文详解接线和编程很详细)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
热电偶线是什么材料(西门子PLC如何使用热电偶?图文详解接线和编程很详细)
1.热电偶的概述
1.1 热电偶的工作原理
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:
![](https://img.cha138.com/20230602/f7999e8a98af4ca6898d35f6a81dae11.jpg)
图1 热电偶测量结构示意图
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
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。
1.2 热电偶与热电阻的区别
![](https://img.cha138.com/20230602/f842a687a0344db1a974d14955d8403b.jpg)
表1 热电偶与热电阻的比较
2. 热电偶的类型和可用模板
2.1热电偶类型
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。
![](https://img.cha138.com/20230602/8a08c3d996c5454cb535f8fadcbbbdd7.jpg)
表2 分度号对照表
2.2可用的模板CPU类型模板类型支持热电偶类型
![](https://img.cha138.com/20230602/df504276d1e2492a83e6cbace702074f.jpg)
表3 S7 300/400 支持热电偶的模板及对应热电偶类型
3. 热电偶的补偿接线
3.1 补偿方式
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。
![](https://img.cha138.com/20230602/282cdd53694f4ce28f678cbf24df771b.jpg)
表4 各类补偿方式
3.2各补偿方式接线
3.2.1内部补偿
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。
![](https://img.cha138.com/20230602/3b5ef03326564c2688169a74d45a13e9.jpg)
表5 支持内部补偿的模板及可接热电偶个数
![](https://img.cha138.com/20230602/76266cfaa9614e59a2bad8245ae24fec.jpg)
图2 内部补偿接线
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
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。
![](https://img.cha138.com/20230602/bab9ac8e4f1a49f995bca0b61612cce9.jpg)
表6 西门子参比接点的补偿盒订货数据
![](https://img.cha138.com/20230602/3336843a87cb42a6abaa774633e32c32.jpg)
图3 S7-300模板支持接线方式
图3 类型:热电偶通过补偿导线连接到参比接点,再用铜质导线连接参比接点和模板的输入端子构成回路,同时由一个补偿盒对模板连接的所有热电偶进行公共补偿,补偿盒的9,8端子连接到模板的补偿端COMP+(10)和Mana(11),所以模板的所有通道必须连接同类型的热电偶。
![](https://img.cha138.com/20230602/c9ca8f03e30d49c1afc12feecc184797.jpg)
图4 S7-400模板支持接线方式
图4 类型:模板的各个通道单独连接一个补偿盒,补偿盒通过热电偶的补偿导线直接连接到模板的输入端子构成回路,所以模板的每个通道都可以使用模板支持类型的热电偶,但是每个通道都需要补偿盒。
![](https://img.cha138.com/20230602/2312759eb7bf464181430929db8991f0.jpg)
表7 支持外部补偿盒补偿的模板及可接热电偶个数
3.2.3 外部补偿—热电阻
热电阻方式是通过外接电阻温度计获取热电偶的参比接点的温度,再由模板处理然后进行温度补偿,同样热电阻必须安装在热电偶的参比接点处。
![](https://img.cha138.com/20230602/34007f29ac3f425a96f811290b53f565.jpg)
图5 S7-300模板支持方式
图5类型:参比接点电阻温度计pt100的四根线接到模板的35,36,37,38端子,对应(M+,M-,I+,I-),可测参比接点出温度范围为-25℃到85℃,
![](https://img.cha138.com/20230602/61180e0776c34881acb076771c47790b.jpg)
图6 S7-400模板支持方式
图6类型:参比接点电阻温度计的四根线接到模板的通道0,占用通道。
以上这两种方式,参比接点到模板的线可以用铜质导线,由于做公共补偿,只能接同类型的热电偶。
![](https://img.cha138.com/20230602/a7258db792e6449b8acfdf5d7bbe9465.jpg)
表8 支持热电阻补偿的模板及可接热电偶个数
3.2.4外部补偿—固定温度
如果外部参比接点的温度已知且固定,可以通过选择相应的补偿方式由模板内部处理补偿,组态设置详见下章节。 表9支持固定温度补偿的模板及可接热电偶个数
从上表可以看出,300的模板只支持参比接点的温度为0℃或50℃两种,而400的模板支持可变温度范围,且范围大。
3.2.4混合补偿—热电阻和固定温度补偿
另外,除单独补偿方式外,可以使用相同参比接点给多个模板,通过电阻温度计进行外部补偿,S7-400的模板支持这种方式,补偿示意图如下。
![](https://img.cha138.com/20230602/f9f0d6de2f794bb9bf40b0a8cf741de5.jpg)
图7 混合外部补偿
补偿过程:如图所示,模板2和1 有公共的参比接点,模板1进行外部电阻温度计补偿方式,由CPU读取RTD的温度,然后使用系统功能SFC55(WR_PARM)将温度值写入到模板2中,模板2选择固定温度补偿的方式。
SFC55只能对模板的动态参数进行修改,模拟量输入模板的静态参数(数据记录0)和动态参数(数据记录1)的参数及数据记录1的结构如下:
![](https://img.cha138.com/20230602/dfed9178b2cd4a2ea8b2892d56542d92.jpg)
表10 S7-400模拟量输入模板的参数
![](https://img.cha138.com/20230602/337fa3f3dee5459c8b960051275abd9f.jpg)
图8 S7-400模拟量输入模板的数据记录1的结构
以6ES7 431-7QH00-0AB0 模拟量输入模板为例,程序块SFC55调用:
![](https://img.cha138.com/20230602/6da0962c6fcb466f90feb1bf51910379.jpg)
图9 SFC55系统块调用
当M0.0上升沿使能时,将写入的参数从MB100~MB166传递到输入地址为100开始的模板,修改其数据记录1的参数,同时也将参比接点的温度也写入模板的设定位置。
![](https://img.cha138.com/20230602/ee6e0c26b37245ea892fa3597e22b5c0.jpg)
表11 各参数的说明
4. 热电偶的信号处理方式
4.1 硬件组态设置
首先要在硬件组态选择与外部补偿接线一致的measuring type(测量类型),measuring range(测量范围),reference junction(参比接点类型)和reference temperature(参比接点温度)的参数,如下各图所示。
![](https://img.cha138.com/20230602/7b6d5ce0888b4c1f9fd0c121bc5b592e.jpg)
图10 S7-300模板测量方式示意图
![](https://img.cha138.com/20230602/aaf3f757698a4750b2aaf4e4cddb1465.jpg)
图11 S7-300模板测量范围示意图
对于S7-300的模板,组态如图10和11所示,只需要选择测量类型和测量范围(分度类型),补偿方式包含在测量类型中。比如: 参比接点固定温度补偿方式,测量类型选择 TC-L00C(参比接点温度固定为0℃) 或 TC-L50C(参比接点温度固定为50℃),再选择分度类型,组态就完成。
![](https://img.cha138.com/20230602/7dc9cbe6a06542129d0009912b158562.jpg)
图12 S7-400模板组态图1
![](https://img.cha138.com/20230602/199e18b66e394709876d6c0ddba03d7f.jpg)
图13 S7-400模板组态图2
![](https://img.cha138.com/20230602/0c8b3f0ee9034924bd3d6458ade5be48.jpg)
表13 测量方式各参数的说明及处理
注:测量方式中:I :内部补偿,E:外部补偿,L:线性处理。
对于S7-400的模板,组态如图12和13所示,测量类型中选择TC-L方式,测量范围中选择与实际热电偶类型一致的分度号,参比接点的选择。比如:参比接点固定温度的方式,测量类型和测量范围选择完后,在参比接点选择ref.temp(参考温度),然后在reference temperature框(参考温度)内填写参比接点的固定,组态就完成,或者是共享补偿方式,可以用SFC55动态传输温度参数。
![](https://img.cha138.com/20230602/4a7ed2318f2b43b287156294f9837e5d.jpg)
表12 参比接点参数说明
4.2 测量方式和转换处理
![](https://img.cha138.com/20230602/1916b0503a834f5c953bb99608ae053a.jpg)
表13 测量方式各参数的说明及处理
注:测量方式中:I :内部补偿,E:外部补偿,L:线性处理。
相关参考
热电偶冷端温度补偿计算(西门子PLC如何使用热电偶?图文详解接线和编程很详细)
1.热电偶的概述1.1热电偶的工作原理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...
热电偶冷端温度补偿计算(西门子PLC如何使用热电偶?图文详解接线和编程很详细)
1.热电偶的概述1.1热电偶的工作原理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...
热电偶线短接(电工:弄懂PLC输入端和输出端怎么接线,再提加工资的事情吧)
目前,PLC在工业生产和自动化控制中是使用率非常高的集中控制设备,PLC代替了繁重的继电器柜,交流接触器柜等,逐渐的在生产和控制中普及使用,PLC的正确接线是PLC发挥功能的前提条件,熟练的掌握PLC输入端口和输出端口的...
热电偶线短接(电工:弄懂PLC输入端和输出端怎么接线,再提加工资的事情吧)
目前,PLC在工业生产和自动化控制中是使用率非常高的集中控制设备,PLC代替了繁重的继电器柜,交流接触器柜等,逐渐的在生产和控制中普及使用,PLC的正确接线是PLC发挥功能的前提条件,熟练的掌握PLC输入端口和输出端口的...
...国家标准为《温度变送器校准规范JJF1183-2007》1、二线制热电偶温度变送器具有参考端温度自动补偿时接线如上图1.1输入信号为热电偶时,校验智能温度变送器按照此图接线。其他厂家生产的温度变送器接线也相同。1.2上图中热...
...国家标准为《温度变送器校准规范JJF1183-2007》1、二线制热电偶温度变送器具有参考端温度自动补偿时接线如上图1.1输入信号为热电偶时,校验智能温度变送器按照此图接线。其他厂家生产的温度变送器接线也相同。1.2上图中热...
热电偶正负极之间电阻是多少(Pt100探头原理解释及接线说明(图文))
Pt100温度传感器接线说明 Pt100就是说它的阻值在0度时为100欧姆,PT100温度传感器。是一种以铂(Pt)作成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下:R=Ro(1+αT)Pt100温度传感器的主要技术参数如下: 测量范...
热电偶正负极之间电阻是多少(Pt100探头原理解释及接线说明(图文))
Pt100温度传感器接线说明 Pt100就是说它的阻值在0度时为100欧姆,PT100温度传感器。是一种以铂(Pt)作成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下:R=Ro(1+αT)Pt100温度传感器的主要技术参数如下: 测量范...
...、可靠,测量精度较高,在工业中使用的一般有双金属,热电偶,热电阻等。其中双金属一般为现场指示,电偶、电阻一般用于DCS、PLC等集散控制的远端显示,今天简单介绍下热电偶和热电阻。一、热电偶的原理及构造热电偶是...
...、可靠,测量精度较高,在工业中使用的一般有双金属,热电偶,热电阻等。其中双金属一般为现场指示,电偶、电阻一般用于DCS、PLC等集散控制的远端显示,今天简单介绍下热电偶和热电阻。一、热电偶的原理及构造热电偶是...