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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
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**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 |
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。
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 |
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 |
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 431-7(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 |
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。
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 |
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。
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 | 多8个(4种类型,同通道组必须相同) |
6ES7 331-7KB02-0AB0 | 多2个(1种类型,同通道组必须相同) | |
6ES7 331-7PF11-0AB0 | 多8个(8种类型) | |
S7-400 | 6ES7 431-7KF00-0AB0 | 多8个(8种类型) |
二,接点应画在水平线上,不应画在垂直线上,如下图(a)中的接点X005与其它接点间的关系不能识别。对此类桥式电路,应按从左到右,从上到下的单向性原则,单独画出所有的去路。如图(b)所示: 三,并联块串联时,应将接点多的去路放在梯形图左方(左重右轻原则);串联块并联时,应将接点多的并联去路放 在梯形图的上方(上重下轻的原则)。这样做,程序简洁,从而减少指令的扫描时间,这对于一些大型的程序尤为重要。如下图所示: 四,不宜使用双线圈输出。若在同一梯形图中,同一组件的线圈使用两次或两次以上,则称为双线圈输出或线圈的重 复利用。双线圈输出一般梯形图初学者容易犯的毛病之一。在双线圈输出时,只有后一次的线圈才有效,而前面的线圈是无效的。这是由PLC的扫描特性所决定 的。 PLC的CPU采用循环扫描的工作方式。一般包括五个阶段(如图所示):内部诊断与处理,与外设进行通讯,输入采样,用户程序执行和输出刷新。当方式开关处于STOP时,只执行前两个阶段:内部诊断与处理,与外设进行通讯。www.diangon.com 1,输入采样阶段 PLC顺序读取每个输入端的状态,并将其存入到我们称之为输入映像寄存器的内在单元中。当进入程序执行阶段, 如输入端状态发生改变.输入映象区相应的单元信息并不会跟着改变,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段,输入映象区相应的单元信息才会改变。因此,PLC 会忽视掉小于扫描周期的输入端的开关量的脉冲变化。 2,程序执行阶段 PLC从程序0步开始,按先上后下,先左后右的顺序扫描用户程序并进行逻辑运算。PLC按输入映象区的内容进 行逻辑运算,并把运算结果写入到输出映象区,而不是直接输出到端子。 3,输出刷新阶段 PLC根据输出映象区的内容改变输出端子的状态。这才是PLC的实际输出。 以上简单说明了PLC的工作原理,下面我们再以实例说明为什么编写梯形图程序,不宜重复使用线圈。如下图所示,设输入采样时,输入映象区中X001=ON,X002=OFF,Y003-ON,Y004=ON被实际写入到输出映象区。(http://www.diangon.com/wenku/plc/版权所有)但继续往下执行时,因 X002=OFF,使Y003=OFF,这个后入为的结果又被写入输出映象区,改变原Y003的状态。所以在输出刷新阶段,实际外部输出 Y003=OFF,Y004=ON。许多新手就碰到过这样的问题,为什么X001已经闭合了,而Y003没有输出呢?逻辑关系不对。其实就是因为双线圈使用造成的。 注意:我们所说的是不宜(好不要)使用双线圈,双线圈使用并不是禁止的,在一些特殊的场合也可以使用双 线圈,这时就需要你有较丰富的编程经验和技巧了。下面我们会谈到这一点。但对于初学者还是不要冒这个险。其实,从以上的例子可以看出,重复利用线圈之所以会造成Y003的输出混乱,是由于程序是从上到下顺序执行的缘故造成的。但如果我们可以改变程序执行的顺序,保证在任何时刻两个线圈只有一个驱动逻辑发生,就可以使用双线圈。其中,常用的方法就是使用跳转指令。如下图所示: 程序分析:M0闭合,程序跳至P0处(不执行X001语句),M0常闭断开,CJP1不会发生,执行下一语句。(http://www.diangon.com/版权所有)此时,Y003将X002状态进行驱动。M0断开时,程序顺序执行并按X001的状态对T003进行驱动,M0常闭闭合,跳至P1按X003状态对 Y004进行驱动,即跳过了X002驱动Y003的语句。可见,在同一时刻,Y003驱动只有一个可以发生。此时,双线圈利用是可以的。 但在梯形图编程时,我们还是要尽量避免使用双线圈,而引入辅助继电器是一个常用的方法。如下图所示: 图(b)中,X001和X002接点控制辅助继电器M000,X003~X005接点控制辅助继电器 M001,再由两个继电器M000,M001接点的并联组合去控制线圈Y000。这样逻辑关系没变,却把双线圈变成单线圈 |