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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(lái)測(cè)量溫度的。
熱電偶是將兩種不同金屬或合金金屬焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，利用溫差電勢(shì)原理來(lái)測(cè)量溫度的，當(dāng)熱電偶兩種金屬的兩端有溫度差，回路就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，溫差越大，熱電動(dòng)勢(shì)越大，利用測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)這個(gè)原理來(lái)測(cè)量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖1 熱電偶測(cè)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(xiàn)連接到正確的極性，否則將會(huì)造成明顯的測(cè)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(gè)熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
③ 補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)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(duì)于外界的干擾比較敏感，因此安裝還需要考慮屏蔽的問(wèn)題。
1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別
| 屬性 | 熱電阻 | 熱電偶 |
| 信號(hào)的性質(zhì) | 電阻信號(hào) | 電壓信號(hào) |
| 測(cè)量范圍 | 低溫檢測(cè) | 高溫檢測(cè) |
| 材料 | 一種金屬材料（溫度敏感變化的金屬材料） | 雙金屬材料在（兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個(gè)不同金屬的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)差） |
| 測(cè)量原理 | 電阻隨溫度變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)量 | 基于熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度 |
| 補(bǔ)償方式 | 3線(xiàn)制和4線(xiàn)制接線(xiàn) | 內(nèi)部補(bǔ)償和外部補(bǔ)償 |
| 電纜接點(diǎn)要求 | 電阻直接接入可以更精確的避免線(xiàn)路的的損耗 | 要通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)直接接入到模板；或補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)接到參比接點(diǎn)，然后用銅制導(dǎo)線(xiàn)接到模板 |
表1 熱電偶與熱電阻的比較
2. 熱電偶的類(lèi)型和可用模板
2.1熱電偶類(lèi)型
根據(jù)使用材料的不同，分不同類(lèi)型的熱電偶，以分度號(hào)區(qū)分，分度號(hào)代表溫度范圍，且代表每種分度號(hào)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(hào)有主要有以下幾種。
| 分度號(hào) | 溫度范圍(℃) | 兩種金屬材料 |
| B型 | 0~1820 | 鉑銠—鉑銠 |
| C型 | 0~2315 | 鎢3稀土—鎢26 稀土 |
| E型 | -270~1000 | 鎳鉻—銅鎳 |
| J型 | -210~1200 | 鐵—銅鎳 |
| K型 | -270~1372 | 鎳鉻—鎳硅 |
| L型 | -200~900 | 鐵—銅鎳 |
| N型 | -270~1300 | 鎳鉻硅—鎳硅 |
| R型 | -50~1769 | 鉑銠—鉑 |
| S型 | -50~1769 | 鉑銠—鉑 |
| T型 | -270~400 | 銅—銅鎳 |
| U型 | -270~600 | 銅—銅鎳 |
表2 分度號(hào)對(duì)照表
2.2可用的模板
| CPU類(lèi)型 | 模板類(lèi)型 | 支持熱電偶類(lèi)型 |
| S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0（8點(diǎn)） | E,J,K,L,N |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0（2點(diǎn)） | E,J,K,L,N | |
| 6ES7 331-7PF11-0AB0（8點(diǎn)） | B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U | |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0（8點(diǎn)） | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0（16點(diǎn)） | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U | |
| 6ES7 431-7KF00-0AB0（8點(diǎn)） | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U |
表3 S7 300/400 支持熱電偶的模板及對(duì)應(yīng)熱電偶類(lèi)型
3. 熱電偶的補(bǔ)償接線(xiàn)
3.1 補(bǔ)償方式
熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求冷端的溫度保持不變，這樣產(chǎn)生的熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)冷端的環(huán)境溫度變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以需要對(duì)冷端溫度變化造成的影響采取一定補(bǔ)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(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)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(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)延伸冷端到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，但補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的材質(zhì)要和熱電偶的導(dǎo)線(xiàn)材質(zhì)相同。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)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(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度變化造成的影響，補(bǔ)償方式見(jiàn)下表。
| 溫度補(bǔ)償方式 | 說(shuō) 明 | 接 線(xiàn) | |
| 內(nèi)部補(bǔ)償 | 使用模板的內(nèi)部溫度為參比接點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，再由模板進(jìn)行處理。 | 直接用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接熱電偶到模擬量模板輸入端。 | |
| 外部補(bǔ)償 | 補(bǔ)償盒 | 使用補(bǔ)償盒采集并補(bǔ)償參比接點(diǎn)溫度，不需要模板進(jìn)行處理。 | 可以使用銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)連接參比接點(diǎn)和模擬量模板輸入端。 |
| 熱電阻 | 使用熱電阻采集參比接點(diǎn)溫度，再由模板進(jìn)行處理。 | ||
| 如果參比接點(diǎn)溫度恒定可以不要熱電阻參考 | |||
表4 各類(lèi)補(bǔ)償方式
3.2各補(bǔ)償方式接線(xiàn)
3.2.1內(nèi)部補(bǔ)償
內(nèi)部補(bǔ)償是在輸入模板的端子上建立參比接點(diǎn)，所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端，或通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)間接的連接到輸入端。每個(gè)通道組必須接相同類(lèi)型的熱電偶，連接示意圖如下。
| CPU類(lèi)型 | 支持內(nèi)部補(bǔ)償模板類(lèi)型 | 可連接熱電偶個(gè)數(shù) |
| S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0 | 最多8個(gè)（4種類(lèi)型，同通道組必須相同） |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0 | 最多2個(gè)（1種類(lèi)型，同通道組必須相同） | |
| 6ES7 331-7PF11-0AB0 | 最多8個(gè)（8種類(lèi)型） | |
| S7-400 | 6ES7 431-7KF00-0AB0 | 最多8個(gè)（8種類(lèi)型） |
表5 支持內(nèi)部補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)
圖2 內(nèi)部補(bǔ)償接線(xiàn)
注1：模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接補(bǔ)償端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板無(wú)。
3.2.2 外部補(bǔ)償—補(bǔ)償盒
補(bǔ)償盒方式是通過(guò)補(bǔ)償盒獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，但補(bǔ)償盒必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。
補(bǔ)償盒必須單獨(dú)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(bǔ)償盒包含一個(gè)橋接電路，固定參比接點(diǎn)溫度標(biāo)定，如果實(shí)際溫度與補(bǔ)償溫度有偏差，橋接熱敏電阻會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生正的或者負(fù)的補(bǔ)償電壓疊加到測(cè)量電勢(shì)差信號(hào)上，從而達(dá)到補(bǔ)償調(diào)節(jié)的目的。
補(bǔ)償盒采用參比接點(diǎn)溫度為0℃的補(bǔ)償盒，推薦使用西門(mén)子帶集成電源裝置的補(bǔ)償盒，訂貨號(hào)如下表。
| 推薦使用的補(bǔ)償盒 | 訂貨號(hào) | ||
| 帶有集成電源裝置的參比端，用于導(dǎo)軌安裝 | M72166-V V V V V | ||
| 輔助電源 | B1 | 230VAC |
|
| B2 | 110VAC | ||
| B3 | 24VAC | ||
| B4 | 24VDC | ||
| 連接到熱電偶 | 1 | L型 | |
| 2 | J型 | ||
| 3 | K型 | ||
| 4 | S型 | ||
| 5 | R型 | ||
| 6 | U型 | ||
| 7 | T型 | ||
| 參考溫度 | 00 | 0℃ | |
表6 西門(mén)子參比接點(diǎn)的補(bǔ)償盒訂貨數(shù)據(jù)
圖3 S7-300模板支持接線(xiàn)方式
圖3 類(lèi)型：熱電偶通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接到參比接點(diǎn)，再用銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)連接參比接點(diǎn)和模板的輸入端子構(gòu)成回路，同時(shí)由一個(gè)補(bǔ)償盒對(duì)模板連接的所有熱電偶進(jìn)行公共補(bǔ)償，補(bǔ)償盒的9，8端子連接到模板的補(bǔ)償端COMP+(10)和Mana(11)，所以模板的所有通道必須連接同類(lèi)型的熱電偶。
圖4 S7-400模板支持接線(xiàn)方式
圖4 類(lèi)型：模板的各個(gè)通道單獨(dú)連接一個(gè)補(bǔ)償盒，補(bǔ)償盒通過(guò)熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)直接連接到模板的輸入端子構(gòu)成回路，所以模板的每個(gè)通道都可以使用模板支持類(lèi)型的熱電偶，但是每個(gè)通道都需要補(bǔ)償盒。
| CPU類(lèi)型 | 支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償模板類(lèi)型 | 可連接熱電偶個(gè)數(shù) |
| S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0 | 最多8個(gè)（同類(lèi)型） |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0 | 最多2個(gè)（同類(lèi)型） | |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0 | 最多8個(gè)（類(lèi)型可不同） |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0 | 最多16個(gè)（類(lèi)型可不同） |
表7 支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)
3.2.3 外部補(bǔ)償—熱電阻
熱電阻方式是通過(guò)外接電阻溫度計(jì)獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，再由模板處理然后進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同樣熱電阻必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。
圖5 S7-300模板支持方式
圖5類(lèi)型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)pt100的四根線(xiàn)接到模板的35，36，37，38端子，對(duì)應(yīng)（M+，M-，I+，I-），可測(cè)參比接點(diǎn)出溫度范圍為-25℃到85℃，
圖6 S7-400模板支持方式
圖6類(lèi)型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)的四根線(xiàn)接到模板的通道0，占用通道。
以上這兩種方式，參比接點(diǎn)到模板的線(xiàn)可以用銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)，由于做公共補(bǔ)償，只能接同類(lèi)型的熱電偶。
| CPU類(lèi)型 | 支持熱電阻補(bǔ)償模板類(lèi)型 | 可連接熱電偶個(gè)數(shù) |
| S7-300 | 6ES7 331-7PF11-0AB0 | 最多8個(gè)（同類(lèi)型） |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0 | 最多6個(gè)（同類(lèi)型） |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0 | 最多14個(gè)（同類(lèi)型） |
表8 支持熱電阻補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)
3.2.4外部補(bǔ)償—固定溫度
如果外部參比接點(diǎn)的溫度已知且固定，可以通過(guò)選擇相應(yīng)的補(bǔ)償方式由模板內(nèi)部處理補(bǔ)償，組態(tài)設(shè)置詳見(jiàn)下章節(jié)。
| CPU類(lèi)型 | 支持固定溫度補(bǔ)償模板類(lèi)型 | 可連接熱電偶個(gè)數(shù) | 可設(shè)定溫度范圍 |
| S7-300 | 6ES7 331-7PF11-0AB0 | 最多8個(gè)（同類(lèi)型） | 0℃或50℃ |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0 | 最多8個(gè)（同類(lèi)型） | -273.15℃~327.67℃ |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0 | 最多16個(gè)（同類(lèi)型） | -273.15℃~327.67℃ | |
| 6ES7 431-7KF00-0AB0 | 最多8個(gè)（同類(lèi)型） | -273.15℃~327.67℃ |
表9支持固定溫度補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)
從上表可以看出，300的模板只支持參比接點(diǎn)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(bǔ)償—熱電阻和固定溫度補(bǔ)償
另外，除單獨(dú)補(bǔ)償方式外，可以使用相同參比接點(diǎn)給多個(gè)模板，通過(guò)電阻溫度計(jì)進(jìn)行外部補(bǔ)償，S7-400的模板支持這種方式，補(bǔ)償示意圖如下。
圖7 混合外部補(bǔ)償
補(bǔ)償過(guò)程：如圖所示，模板2和1 有公共的參比接點(diǎn)，模板1進(jìn)行外部電阻溫度計(jì)補(bǔ)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(xiě)入到模板2中，模板2選擇固定溫度補(bǔ)償?shù)姆绞健?br /> SFC55只能對(duì)模板的動(dòng)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(dòng)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：
| 參數(shù) | 數(shù)據(jù)記錄號(hào) | 參數(shù)分配方式 | |
| SFC55 | STEP7 | ||
| 用于中斷的目標(biāo)CPU | 0 | 否 | 是 |
| 測(cè)量方法 | 0 | 否 | 是 |
| 測(cè)量范圍 | 0 | 否 | 是 |
| 診斷 | 0 | 否 | 是 |
| 溫度單位 | 0 | 否 | 是 |
| 溫度系統(tǒng) | 0 | 否 | 是 |
| 噪聲抑制 | 0 | 否 | 是 |
| 濾波 | 0 | 否 | 是 |
| 參比接點(diǎn) | 0 | 否 | 是 |
| 周期結(jié)束中斷 | 0 | 否 | 是 |
| 診斷中斷啟用 | 1 | 是 | 是 |
| 硬件中斷啟用 | 1 | 是 | 是 |
| 參考溫度 | 1 | 是 | 是 |
| 上限 | 1 | 是 | 是 |
| 下限 | 1 | 是 | 是 |
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(shí)，將寫(xiě)入的參數(shù)從MB100~MB166傳遞到輸入地址為100開(kāi)始的模板，修改其數(shù)據(jù)記錄1的參數(shù)，同時(shí)也將參比接點(diǎn)的溫度也寫(xiě)入模板的設(shè)定位置。
| 參數(shù) | 聲明 | 數(shù)據(jù)類(lèi)型 | 描述 |
| REQ | INPUT | BOOL | REQ=1，寫(xiě)請(qǐng)求，上升沿信號(hào)。 |
| IOID | INPUT | BYTE |
地址區(qū)域的標(biāo)識(shí)號(hào)：外設(shè)輸入=B#16#54； 外設(shè)輸出=B#16#55； 外設(shè)輸入/輸出混合，如果地址相同，指定為B#16#54，不同則指定最低地址的區(qū)域ID。 |
| LADDR | INPUT | WORD | 模板的邏輯地址（初始地址），如果混合模板，指定兩個(gè)地址中的較低的一個(gè)。 |
| RECNUM | INPUT | BYTE | 數(shù)據(jù)記錄號(hào)，參考模板數(shù)據(jù)手冊(cè)。 |
| RECORD | INPUT | ANY | 需要傳送的數(shù)據(jù)記錄存放區(qū)。 |
| RET_VAL | OUTPUT | INT | 故障代碼。 |
| BUSY | OUTPUT | BOOL | BUSY=1，寫(xiě)操作未完成。 |
表11 各參數(shù)的說(shuō)明
4. 熱電偶的信號(hào)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(bǔ)償接線(xiàn)一致的measuring type（測(cè)量類(lèi)型），measuring range（測(cè)量范圍），reference junction（參比接點(diǎn)類(lèi)型）和reference temperature（參比接點(diǎn)溫度）的參數(shù)，如下各圖所示。
圖10 S7-300模板測(cè)量方式示意圖
圖11 S7-300模板測(cè)量范圍示意圖
對(duì)于S7-300的模板，組態(tài)如圖10和11所示，只需要選擇測(cè)量類(lèi)型和測(cè)量范圍（分度類(lèi)型），補(bǔ)償方式包含在測(cè)量類(lèi)型中。比如： 參比接點(diǎn)固定溫度補(bǔ)償方式，測(cè)量類(lèi)型選擇 TC-L00C（參比接點(diǎn)溫度固定為0℃） 或 TC-L50C（參比接點(diǎn)溫度固定為50℃），再選擇分度類(lèi)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(duì)于S7-400的模板，組態(tài)如圖12和13所示，測(cè)量類(lèi)型中選擇TC-L方式，測(cè)量范圍中選擇與實(shí)際熱電偶類(lèi)型一致的分度號(hào)，參比接點(diǎn)的選擇。比如：參比接點(diǎn)固定溫度的方式，測(cè)量類(lèi)型和測(cè)量范圍選擇完后，在參比接點(diǎn)選擇ref.temp（參考溫度），然后在reference temperature框（參考溫度）內(nèi)填寫(xiě)參比接點(diǎn)的固定，組態(tài)就完成，或者是共享補(bǔ)償方式，可以用SFC55動(dòng)態(tài)傳輸溫度參數(shù)。
| 400模板組態(tài)中Reference junction 參數(shù) | 說(shuō) 明 |
| none | 無(wú)補(bǔ)償 |
| internet | 模板內(nèi)部補(bǔ)償 |
| Ref. temp | 參比接點(diǎn)溫度固定已知補(bǔ)償 |
表12 參比接點(diǎn)參數(shù)說(shuō)明
4.2 測(cè)量方式和轉(zhuǎn)換處理
| CPU類(lèi)型 | 測(cè)量方法 | 說(shuō) 明 |
| 300CPU | TC-I | 內(nèi)部補(bǔ)償 |
| TC-E | 外部補(bǔ)償 | |
| TC-IL | 線(xiàn)性，內(nèi)部補(bǔ)償 | |
| TC-EL | 線(xiàn)性，外部補(bǔ)償 | |
| TC-L00C | 線(xiàn)性，參比接點(diǎn)溫度保持在0°C | |
| TC-L50C | 線(xiàn)性，參比接點(diǎn)溫度保持在50°C | |
| 400CPU | TC-L 線(xiàn)性 |
表13 測(cè)量方式各參數(shù)的說(shuō)明及處理
注：測(cè)量方式中：I ：內(nèi)部補(bǔ)償，E：外部補(bǔ)償，L：線(xiàn)性處理。
線(xiàn)性化方式（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
線(xiàn)性化方式下，由模板內(nèi)部根據(jù)所選擇的熱電偶類(lèi)型的特性進(jìn)行線(xiàn)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(lái)的 十進(jìn)制值為2345，則對(duì)應(yīng)的溫度值為234.5℃。
非線(xiàn)性化方式（TC-I/E）
對(duì)于非線(xiàn)性化的設(shè)置，此設(shè)置類(lèi)似80Mv的電壓測(cè)量，CPU得到的是0~27648之間的一個(gè)十進(jìn)制數(shù)值，即0~80Mv 對(duì)應(yīng)0~27648，需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)Mv信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)照表查找溫度。
綜上所述，如果想得到所測(cè)的溫度值，選擇線(xiàn)性化方式的設(shè)置比較方便；如果僅需要得到Mv信號(hào)，可以選擇非線(xiàn)性化方式的設(shè)置。
與稱(chēng)重變送器和稱(chēng)重儀表不同，SIWAREX系列稱(chēng)重模塊可以直接接收稱(chēng)重傳感器輸出的mV信號(hào)，并與西門(mén)子控制系統(tǒng)（包括S7 200/300/1200/ET200M/ ET200S）無(wú)縫集成，具有擴(kuò)展靈活、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。SIWAREX系列稱(chēng)重模塊其設(shè)計(jì)用于各種工業(yè)環(huán)境，具備很高的抗干擾能力，但是為了保證模塊運(yùn)行可靠，在安裝接線(xiàn)等方面必須要規(guī)范操作。
圖1 SIWAREX集成化解決方案替代稱(chēng)重變送器/儀表
EMC即電磁兼容性，描述了電氣設(shè)備在特定的電磁環(huán)境下，既不受到電磁環(huán)境的影響，也不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生影響的能力。在系統(tǒng)安裝之前，一定要執(zhí)行EMC設(shè)計(jì)規(guī)范，分析各種可能存在的干擾源。
電磁干擾可以通過(guò)以下幾種方式干擾到控制系統(tǒng)和稱(chēng)重模塊的正常工作：
（1） 電磁場(chǎng)直接作用于控制系統(tǒng)；
（2） 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)引入干擾，如PROFIBUS DP；
（3） 通過(guò)過(guò)程信號(hào)電纜引入干擾；
（4） 通過(guò)電源或者保護(hù)地引入干擾；
根據(jù)傳輸介質(zhì)（導(dǎo)電還是非導(dǎo)電）以及干擾源與設(shè)備之間的距離，干擾信號(hào)可以通過(guò)四種耦合方式進(jìn)入到控制系統(tǒng)：
（1） 電導(dǎo)耦合
（2） 電容耦合
（3） 電感耦合
（4） 輻射耦合
安裝接線(xiàn)注意事項(xiàng)
原則1：接地面積要大
安裝自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，不可動(dòng)的金屬部件要接地，接地面積要大，接地電阻要小，比如通過(guò)扁鋼、銅排、截面積比較大的電纜等。噴漆或者陽(yáng)極化處理的金屬部件，通過(guò)螺絲接地時(shí)，需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的接地片或者去掉接觸面的防腐層。因?yàn)殇X很容易氧化，不適宜作為接地材料。
圖2 接地銅排及電纜
原則2：電纜敷設(shè)要分類(lèi)
在敷設(shè)電纜時(shí)，將其按照主電源線(xiàn)、電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等進(jìn)行分類(lèi)，電源線(xiàn)與信號(hào)線(xiàn)一定要走不同的穿線(xiàn)管或者走線(xiàn)槽，信號(hào)線(xiàn)盡可能貼著支撐梁、金屬導(dǎo)軌、機(jī)柜背板等走線(xiàn)。
原則3：等電勢(shì)體
創(chuàng)建等電勢(shì)體，并將系統(tǒng)內(nèi)的所有電氣設(shè)備都通過(guò)等電勢(shì)體連接到大地。對(duì)于防爆應(yīng)用場(chǎng)合，必須建立等電勢(shì)體。
原則4：電纜屏蔽層要連接
稱(chēng)重模塊與傳感器之間推薦使用西門(mén)子提供的專(zhuān)用電纜，如圖3所示。
電纜型號(hào)：Li2Y 1 x 2 x 0.75 ST + 2 x (2 x 0.34 ST) – CY
訂貨號(hào)： 非防爆 7MH4702-8AG 防爆 7MH4702-8AF
注意：如果使用第三方電纜，請(qǐng)使用兩兩雙絞屏蔽，外面還要有一層總屏蔽的雙屏蔽電纜：
圖3 稱(chēng)重模塊與傳感器之間連接電纜
當(dāng)傳感器與稱(chēng)重模塊之間距離很遠(yuǎn)時(shí)，在有等電勢(shì)體的前提下，建議屏蔽層在接線(xiàn)盒和模塊處均大面積接地，如下圖所示：
在模塊側(cè)電纜的屏蔽層壓直接壓在屏蔽安裝單元上，如下圖所示：
圖4 電纜屏蔽層的連接
原則5 各種屏蔽連接單元的使用
在稱(chēng)重模塊側(cè)，稱(chēng)重傳感器電纜的屏蔽層通過(guò)各種屏蔽連接元件與安裝背板或者導(dǎo)軌進(jìn)行大面積連接。
對(duì)于S7 200中使用的SIWAREX MS模塊其屏蔽連接端子如下圖所示，訂貨號(hào)：6ES5728-8MA11，每包10個(gè)。
圖5 SIWAREX MS屏蔽連接端子
對(duì)于SIWAREX U、SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模塊，屏蔽連接元件和屏蔽連接端子需要配合使用，其中：
屏蔽連接單元，訂貨號(hào)：6ES7390-5AA00-0AA0，可供兩個(gè)SIWAREX U 使用，（對(duì)于SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模塊一個(gè)連接單元只能連接一個(gè)模塊。）
屏蔽連接端子，訂貨號(hào)：6ES7390-5CA00-0AA0，每包兩個(gè)，適合線(xiàn)徑為4 到13mm 的傳感器電纜。
西門(mén)子雙芯現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接頭
圖6 SIWAREX U/FTA/FTC屏蔽連接單元及端子
對(duì)于SIWAREX CS模塊
屏蔽連接元件，訂貨號(hào)：6ES7193-4GA00-0AA0，每包5個(gè)；
屏蔽連接端子，訂貨號(hào)：6ES7193-4GB00-0AA0，每包5 個(gè)；
圖7 SIWAREX CS屏蔽連接單元及端子
屏蔽連接端子和單元組裝后，如下圖所示：
圖8 SIWAREX CS屏蔽連接單元及端子裝配圖
原則6：接線(xiàn)盒的選擇
當(dāng)一臺(tái)秤使用多個(gè)稱(chēng)重傳感器時(shí)，傳感器電纜必須通過(guò)接線(xiàn)盒將電纜進(jìn)行并聯(lián)。西門(mén)子提供專(zhuān)用的接線(xiàn)盒，有不銹鋼和鋁兩種材質(zhì)，外殼噴漆處理，如下圖所示。盒子上面有4個(gè)進(jìn)線(xiàn)空，下面有一個(gè)出線(xiàn)孔，即最多允許四個(gè)傳感器并聯(lián)。
訂貨號(hào)： 不銹鋼材質(zhì) 7MH4710-1EA 鋁材質(zhì) 7MH4710-1BA
圖9 西門(mén)子稱(chēng)重傳感器接線(xiàn)盒
接線(xiàn)盒的電纜密封格蘭頭內(nèi)有4個(gè)金屬片，當(dāng)電纜從該格蘭頭穿過(guò)時(shí)，電纜的屏蔽層通過(guò)四個(gè)金屬片壓緊，并與金屬格蘭頭大面積接觸，而金屬格蘭頭與接線(xiàn)盒殼體是導(dǎo)通的，這樣連到接線(xiàn)盒上的所有傳感器的屏蔽層通過(guò)金屬殼體導(dǎo)通，而且導(dǎo)通電阻非常小。
圖10 接線(xiàn)盒電纜密封格蘭頭
圖11 電纜屏蔽層通過(guò)電纜密封格蘭頭內(nèi)金屬片壓緊圖
在有等電勢(shì)體的情況下，接線(xiàn)盒可以通過(guò)其接地端子進(jìn)行接地。該接地端子與電纜密封格蘭及殼體都是連通的。
圖12 接線(xiàn)盒接地端子
注意：如果需用第三方接線(xiàn)盒，要求接線(xiàn)盒的殼體及其電纜密封格蘭都必須是金屬的。
EMC問(wèn)題通常會(huì)引起稱(chēng)重模塊的SF指示燈亮或者重量顯示錯(cuò)誤，通?？梢詸z查下列幾點(diǎn)：
（1） 在稱(chēng)重模塊側(cè)，電纜屏蔽層是否通過(guò)各種屏蔽連接元件接地；
（2） 在接線(xiàn)盒處，電纜屏蔽層是否通過(guò)接線(xiàn)盒的金屬密封格蘭與接線(xiàn)盒連接，而不是將屏蔽層連接到內(nèi)部端子上；
（3） 稱(chēng)重傳感器接地電纜，截面積大于16mm2，這樣可以一定程度上防止現(xiàn)場(chǎng)電焊等操作造成傳感器過(guò)電流損壞。如果從西門(mén)子采購(gòu)，該電纜訂貨號(hào)為7MH3701-1 AA1
圖13 稱(chēng)重傳感器接地電纜
（4） 電纜屏蔽層接地點(diǎn)是否等電勢(shì)，等電勢(shì)體的截面積是否足夠大。
（5） 稱(chēng)重模塊與傳感器之間的連接電纜與電源或者電機(jī)（尤其變頻器控制的電機(jī)）的動(dòng)力電纜距離是否太近了。
（6） 檢查控制柜中稱(chēng)重模塊與變頻器或者它的的電纜太近了。
（7） 繼電器、開(kāi)關(guān)或者電磁閥門(mén)是否有保護(hù)電路，或者保護(hù)電路是否工作正常。
（8） 24V供電電源也可能引起模塊故障。在這種情況下，24V電源可以并聯(lián)穩(wěn)壓二極管，1N6285的效果就很好，擊穿電壓不高于34V。
（9） 在某些特殊場(chǎng)合還可能用到濾波器。經(jīng)過(guò)測(cè)試EPCOS的SIFI-B或D型濾波器效果很好。如果故障來(lái)源于傳感器電纜，那么EXC、SENSE和SIG各需要一個(gè)濾波器。
西門(mén)子MM變頻器
6SE64402UC112AA1
6SE64402UC125AA1
6SE64402UC137AA1
6SE64402UC155AA1
6SE64402UC175AA1
6SE64402UC211BA1
6SE64402UC215BA1
6SE64402UC222BA1
6SE64402UC230CA1
6SE64402UC240CA1
6SE64402UC255CA1
6SE64402UC275DA1
6SE64402UC311DA1
6SE64402UC315DA1
6SE64402UC318EA1
6SE64402UC322EA1
6SE64402UC330FA1
6SE64402UC337FA1
6SE64402UC345FA1
6SE64402UD137AA1
6SE64402UD155AA1
6SE64402UD175AA1
6SE64402UD211AA1
6SE64402UD215AA1
6SE64402UD222BA1
6SE64402UD230BA1
6SE64402UD240BA1
6SE64402UD255CA1
6SE64402UD275CA1
6SE64402UD311CA1
6SE64402UD315DA1
6SE64402UD315DB1
6SE64402UD318DA1
6SE64402UD318DB1
6SE64402UD322DA1
6SE64402UD322DB1
6SE64402UD330EA1
6SE64402UD330EB1
6SE64402UD337EA1
6SE64402UD337EB1
6SE64402UD345FA1
6SE64402UD345FB1
6SE64402UD355FA1
6SE64402UD355FB1
6SE64402UD375FA1
6SE64402UD375FB1
6SE64402UD388FA1
6SE64402UD388FB1
6SE64402UD411FA1
6SE64402UD411FB1
6SE64402UD413GA1
6SE64402UD413GB1
6SE64402UD416GA1
6SE64402UD416GB1
6SE64402UD420GA1
6SE64402UD420GB1
6SE64402UE175CA1
6SE64402UE215CA1
6SE64402UE222CA1
6SE64402UE240CA1
6SE64402UE255CA1
6SE64402UE275CA1
6SE64402UE311CA1
6SE64402UE315DA1
6SE64402UE318DA1
6SE64402UE322DA1
6SE64402UE330EA1
6SE64402UE337EA1
6SE64402UE345FA1
6SE64402UE355FA1
6SE64402UE375FA1
6SE64402AB112AA1
6SE64402AB125AA1
6SE64402AB137AA1
6SE64402AB155AA1
6SE64402AB175AA1
6SE64402AB211BA1
6SE64402AB215BA1
6SE64402AB222BA1
6SE64402AB230CA1
6SE64402AC230CA1
6SE64402AC240CA1
6SE64402AC255CA1
6SE64402AD222BA1
6SE64402AD230BA1
6SE64402AD240BA1
6SE64402AD255CA1
