电 话 1 5 6 1 8 7 2 2 0 5 7 号 码 1 5 6 1 8 7 2 2 0 5 7
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sm331 ai8 x12bit模块的参数
以sm331 ai8 x12bit (6es7331-7kf02-0ab0，下略写为sm331(7kf02))为例，说明如何编程修改信号参数。
3.1 可修改参数
参考手册《s7-300 模块数据》a.4小节，表a-4列出sm331(7kf02)模块参数是否可组态，可编程修改为(表3)：
参数 参数数据记录号 可编程…
… sfc55 … pg
诊断：组诊断 0 不支持 支持
诊断：使用断线监控
温度单位
温度系数
滤波
启用诊断中断 1 支持
超*硬件中断
启用周期结束中断
噪声抑制
测量方法
测量范围
上限
下限
表3 sm331(7kf02)参数组态编程特性
3.2 参数数据记录1
通过数据记录1可以进行修改sm331(7kf02)参数，参数数据记录1一共是14个字节，结构为：
►字节0(图1):
图1参数数据记录1字节0
►字节1(图2)：
噪声抑制 积分时间 代码
400 hz 2.5 ms 2#00
60 hz 16.7 ms 2#01
50 hz 20 ms 2#10
10 hz 100 ms 2#11
图2参数数据记录1字节1
►字节2至字节5(图3)
图3参数数据记录1字节2至字节5
部分测量方法与量程代码(表4)：
测量方法 代码 测量范围 代码
… … … …
电压 2#0001 ± 80 mv 2#0001
± 250 mv 2#0010
± 500 mv 2#0011
±1 v 2#0100
±2.5 v 2#0101
±5 v 2#0110
1 v到5 v 2#0111
0 v到10 v 2#1000
±10 v 2#1001
± 25 mv 2#1010
± 50 mv 2#1011
… … … …
（上表仅列出本文示例所涉及测量方法及量程代码，其余代码请参考《s7-300模块数据手册》）
表4 sm331(7kf02)部分测量方法与量程代码
►字节6至字节13(图4)
图4参数数据记录1字节6至字节13
4 编程sm331 ai8 x12bit参数
组态sm331(7kf02) 0通道为0～10v电压测量，组态报警上限为9v,下限为1v，示例将报警的上限编程修改为8v，下限修改为2v。
4.1 组态sm331(7kf02)
图5 组态sm331(7kf02)在主机架
图6 sm331 参数组态
4.2 编程sm331(7kf02)写参数
opn db1 //要求db1长度>= 14字节
l 2#10000100 //使能ob40
t dbb 0
l 2#10101010 // 4个通道组的干扰抑制时间，50hz
t dbb 1
l 2#11001 // 4个通道组的量程，电压测量，+/-10v
t dbb 2
t dbb 3
t dbb 4
t dbb 5
l 22118 //通道0上限报警值，8v
t dbw 6 // 22118= 27648 / 10v * 8v
l 5530 //通道0下限报警值，2v
t dbw 8 // 5530 = 27648 / 10v * 2v
l 26266 //通道2上限报警值，原组态的9.5v
t dbw 10 // 26266= 27648 / 10v * 9.5v
l 1382 //通道2下限报警值，原组态的0.5v
t dbw 12 // 1382= 27648 / 10v * 0.5v
call wr_parm // sfc 55
req :=m0.0 // m0.0触发写入参数
ioid :=b#16#54 //输入地址
laddr :=w#16#110 //模块逻辑起始地址272
recnum :=b#16#1 //数据记录号1
record :=db1.dr //将写入模块的参数数据
ret_va :=mw2 // ret_val = 0，无错误
busy :=m0.1 // m0.1 true -> false，写完成
an m 0.1
r m 0.0
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：
西门子48针连接器
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
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
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 431-7qh00-0ab0（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
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）
表5 支持内部补偿的模板及可接热电偶个数
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，*使用西门子带集成电源装置的补偿盒，订货号如下表。
*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℃
表6 西门子参比接点的补偿盒订货数据
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。
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。
cpu类型 支持外部补偿盒补偿模板类型 可连接热电偶个数
s7-300 6es7 331-7kf02-0ab0 多8个（同类型）
6es7 331-7kb02-0ab0 多2个（同类型）
s7-400 6es7 431-1kf10-0ab0 多8个（类型可不同）
6es7 431-7qh00-0ab0 多16个（类型可不同）
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。
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℃，
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。
cpu类型 支持热电阻补偿模板类型 可连接热电偶个数
s7-300 6es7 331-7pf11-0ab0 多8个（同类型）
s7-400 6es7 431-1kf10-0ab0 多6个（同类型）
6es7 431-7qh00-0ab0 多14个（同类型）
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。
cpu类型 支持固定温度补偿模板类型 可连接热电偶个数 可设定温度范围
s7-300 6es7 331-7pf11-0ab0 多8个（同类型） 0℃或50℃
s7-400 6es7 431-1kf10-0ab0 多8个（同类型） -273.15℃~327.67℃
6es7 431-7qh00-0ab0 多16个（同类型） -273.15℃~327.67℃
6es7 431-7kf00-0ab0 多8个（同类型） -273.15℃~327.67℃
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。
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：
参数 数据记录号 参数分配方式
sfc55 step7
用于中断的目标cpu 0 否 是
测量方法 0 否 是
测量范围 0 否 是
诊断 0 否 是
温度单位 0 否 是
温度系统 0 否 是
噪声抑制 0 否 是
滤波 0 否 是
参比接点 0 否 是
周期结束中断 0 否 是
诊断中断启用 1 是 是
硬件中断启用 1 是 是
参考温度 1 是 是
上限 1 是 是
下限 1 是 是
表10 s7-400模拟量输入模板的参数
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：
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。
参数 声明 数据类型 描述
req bbbbb bool req=1，写请求，上升沿信号。
ioid bbbbb byte 地址区域的标识号：外设输入=b#16#54；
外设输出=b#16#55；
外设输入/输出混合，如果地址相同，为b#16#54，不同则低地址的区域id。
laddr bbbbb word 模板的逻辑地址（初始地址），如果混合模板，两个地址中的较低的一个。
recnum bbbbb byte 数据记录号，参考模板数据手册。
record bbbbb any 需要传送的数据记录存放区。
ret_val output int 故障代码。
busy output bool busy=1，写操作未完成。
表11 各参数的说明