Siemens PLC termokuplları nasıl kullanır? Resimler ve metinlerle kablolama ve programlamanın ayrıntılı açıklaması! Çok detaylı!
1. Termokupllara genel bakış
1.1 Termokuplun çalışma prensibi
Isıl dirençler gibi ısıl çiftler sıcaklığı ölçmek için kullanılır.
Termokupl, sıcaklığı ölçmek için termoelektrik potansiyel prensibini kullanan kapalı bir devre oluşturmak için iki farklı metal veya alaşım metali birbirine kaynaklamaktır.Termokuplun iki metali arasında bir sıcaklık farkı olduğunda devre termoelektromotor kuvveti üretecektir. Termoelektromotor kuvveti ne kadar büyükse, termoelektromotor kuvveti ölçme prensibi sıcaklığı ölçmek için kullanılır.
Yapı şeması aşağıdaki gibidir:
Şekil 1 Termokupl ölçüm yapısının şematik diyagramı
Not: Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, termokupllar pozitif ve negatif polariteye sahiptir, bu nedenle bu tellerin doğru polariteye bağlandığından emin olmanız gerekir, aksi takdirde bariz ölçüm hatalarına neden olur.Termokuplun güvenilir ve kararlı çalışmasını sağlamak için kurulum gereksinimleri aşağıdaki gibidir:
Termokupl oluşturan iki termoelektrotun kaynağı sağlam olmalıdır;
Kısa devreyi önlemek için iki sıcak elektrot birbirinden iyi şekilde izole edilmelidir;
Kompanzasyon teli ile termokuplun serbest ucu arasındaki bağlantı uygun ve güvenilir olmalıdır;
Koruma tüpü, sıcak elektrotun zararlı ortamdan tamamen izole edilmesini sağlayabilmelidir;
Termokupllar, harici parazitlere karşı daha hassastır, bu nedenle kurulum sırasında ekranlama dikkate alınmalıdır.
1.2 Termokupl ve termal direnç arasındaki fark
Tablo 1 Termokupl ve ısıl direncin karşılaştırılması
2. Termokupl türleri ve mevcut şablonlar2.1 Termokupl tipi
Kullanılan farklı malzemelere göre, indeks numaralarıyla ayırt edilen farklı tipte termokupllar vardır İndeks numaraları, sıcaklık aralığını ve her termokupl tipinin spesifik sıcaklığı ve milivolt voltaj çıkışını temsil eder. Esas olarak aşağıdaki derece numaraları vardır.
Tablo 2 Endeksleme numarası karşılaştırma tablosu
2.2 Mevcut şablon CPU tipi şablon türü, termokupl tipini destekler
Tablo 3 S7300/400, termokupl şablonlarını ve ilgili termokupl türlerini destekler
3. Termokuplun kompanzasyon kablolaması3.1 Tazminat yöntemi
Termokupl, soğuk bağlantı sıcaklığının sıcaklığı ölçerken değişmeden kalmasını gerektirir, böylece üretilen termoelektrik potansiyel ölçülen sıcaklıkla orantılıdır. Ölçüm sırasında soğuk bağlantı ortam sıcaklığının değişmesi, ölçümün doğruluğunu ciddi şekilde etkileyeceğinden, soğuk bağlantı sıcaklığındaki değişikliğin etkisi için belirli dengeleme önlemlerinin alınması gerekir.
Termokupl malzemeleri genellikle daha pahalı olduğundan (özellikle değerli metaller kullanıldığında) ve sıcaklık ölçüm noktası ile kontrol cihazı arasındaki mesafe çok uzun olduğundan, termokupl malzemelerinden tasarruf etmek ve maliyetleri düşürmek için, soğuk ucu nispeten sabit bir sıcaklığa uzatmak için telafi telleri kullanabilirsiniz. Kontrol odasında, kompanzasyon telinin malzemesi termokupl ile aynı olmalıdır. Termokupl kompanzasyon telinin işlevi sadece sıcak elektrodu uzatmak ve termokuplun soğuk ucunu kontrol odasının alet terminaline taşımaktır.Soğuk ucun sıcaklık değişiminin sıcaklık ölçümü üzerindeki etkisini ortadan kaldıramaz ve bir kompanzasyon etkisi yoktur. Bu nedenle, soğuk bağlantı sıcaklığındaki değişikliğin neden olduğu etkiyi telafi etmek için başka düzeltme yöntemlerine ihtiyaç vardır Telafi yöntemleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
Tablo 4 Çeşitli tazminat yöntemleri
3.2 Her bir telafi modunun kablolanması
3.2.1 Dahili tazminat
Dahili kompanzasyon, giriş şablonunun terminalinde bir referans bağlantı noktası oluşturmaktır, bu nedenle termokuplun doğrudan şablonun giriş terminaline bağlanması veya dolaylı olarak bir kompanzasyon teli aracılığıyla giriş terminaline bağlanması gerekir. Her kanal grubu aynı termokupl tipine bağlanmalıdır Bağlantı şeması aşağıdaki gibidir.
Tablo 5 Dahili kompanzasyonu ve bağlanabilecek termokupl sayısını destekleyen şablonlar
Şekil 2 Dahili kompanzasyon kablolaması
Not 1: Modül 6ES7331-7KF02-0AB0 ve 6ES7331-7KB02-0AB0 kompanzasyon terminalleri COMP + (10) ve Mana (11) için kısa devre yapmalıdır, diğer modüller böyle yapmaz.
3.2.2 Harici tazminat-tazminat kutusu
Kompanzasyon kutusu yöntemi, termokuplun referans bağlantısının sıcaklığını kompanzasyon kutusu aracılığıyla elde etmektir, ancak kompanzasyon kutusu, termokuplun referans bağlantısına takılmalıdır.
Kompanzasyon kutusuna ayrı olarak güç verilmelidir ve güç modülü, topraklama kablolarıyla ekranlama gibi yeterli gürültü filtreleme işlevlerine sahip olmalıdır.
Kompanzasyon kutusu, referans bağlantı sıcaklık kalibrasyonunu sabitleyen bir köprü devresi içerir.Gerçek sıcaklık kompanzasyon sıcaklığından saparsa, köprü termistörü değişecek ve kompanzasyon ayarını elde etmek için ölçülen potansiyel fark sinyalinin üzerine pozitif veya negatif bir kompanzasyon voltajı eklenecektir. Amacı.
Kompanzasyon kutusu, referans bağlantı sıcaklığı 0 with olan bir kompanzasyon kutusu kullanır.Siemens'ten entegre güç beslemeli bir kompanzasyon kutusu kullanılması tavsiye edilir.Sipariş numarası aşağıdaki gibidir.
Tablo 6 Siemens referans bağlantısının kompanzasyon kutusu sipariş verileri
Şekil 3 S7-300 şablonu kablolama modunu destekler
Şekil 3 Tip: Termokupl, bir telafi teli aracılığıyla referans bağlantısına bağlanır ve daha sonra bir döngü oluşturmak için referans bağlantı ve şablonun giriş terminalini bağlamak için bir bakır tel kullanılır.Aynı zamanda, bir kompanzasyon kutusu, şablona bağlı tüm termokupllar için ortak kompanzasyon gerçekleştirir. Telafi kutusu Modülün 9 ve 8 terminalleri, modülün kompanzasyon terminalleri COMP + (10) ve Mana (11) 'e bağlıdır, bu nedenle modülün tüm kanalları aynı tip termokuple bağlanmalıdır.
Şekil 4 S7-400 şablonu kablolama modunu destekler
Şekil 4 Tip: Şablonun her kanalı bir kompanzasyon kutusuna bağlanır. Kompanzasyon kutusu, bir döngü oluşturmak için termokuplun kompanzasyon teli aracılığıyla şablonun giriş terminaline doğrudan bağlanır.Bu nedenle, şablonun her bir kanalı, şablon tarafından desteklenen termokupl tipini kullanabilir. Tüm kanallar için tazminat kutuları gereklidir.
Tablo 7 Harici kompanzasyon kutusu kompanzasyonunu ve bağlanabilecek termokupl sayısını destekleyen şablonlar
3.2.3 Harici kompanzasyon-termal dirençTermal direnç yöntemi, bir harici direnç termometresi aracılığıyla termokuplun referans bağlantısının sıcaklığını elde etmek ve ardından bunu şablonla işlemek ve ardından sıcaklık kompanzasyonu yapmaktır Benzer şekilde, termal direnç, termokuplun referans bağlantısına takılmalıdır.
Şekil 5 S7-300 şablon destek modu
Şekil 5 Tip: Referans bağlantı direnç termometresi pt100'ün dört teli, şablonun (M +, M-, I +, I-) 'ye karşılık gelen 35, 36, 37 ve 38 terminallerine bağlanır ve ölçülebilir referans bağlantı sıcaklık aralığı - 25 - 85 ,
Şekil 6 S7-400 şablon destek modu
Şekil 6 Tip: Referans bağlantı direnç termometresinin dört teli modülün 0 kanalına bağlanır ve kanal meşguldür.
Yukarıdaki iki yöntem için referans kontağından şablona kadar olan tel bakır telden yapılabilir Ortak kompanzasyon nedeniyle sadece aynı tip termokupl bağlanabilir.
Tablo 8 Termal direnç telafisini ve bağlanabilecek termokupl sayısını destekleyen şablonlar
3.2.4 Harici kompanzasyon-sabit sıcaklık
Harici referans bağlantısının sıcaklığı biliniyorsa ve sabitse, karşılık gelen telafi yöntemi seçilerek kompanzasyon dahili olarak işlenebilir.Yapılandırma ayarları için sonraki bölüme bakın. Tablo 9 Sabit sıcaklık kompanzasyonunu ve bağlanabilecek termokupl sayısını destekleyen şablonlar
Yukarıdaki tablodan görülebileceği gibi, 300 şablonu yalnızca 0 ° C veya 50 ° C'lik iki referans bağlantı sıcaklığını desteklerken, 400 şablonu geniş bir aralık ile değişken bir sıcaklık aralığını destekler.
3.2.4 Hibrit kompanzasyon-termal direnç ve sabit sıcaklık kompanzasyonu
Ek olarak, ayrı kompanzasyon yöntemine ek olarak, aynı referans kontağı birden fazla şablon için kullanılabilir ve bir direnç termometresi aracılığıyla harici kompanzasyon gerçekleştirilebilir S7-400 şablonu bu yöntemi destekler. Kompanzasyon diyagramı aşağıdaki gibidir.
Şekil 7 Hibrit harici kompanzasyon
Telafi süreci: Şekilde gösterildiği gibi, şablon 2 ve 1 ortak referans kontaklarına sahiptir ve şablon 1, harici direnç termometre telafisini gerçekleştirir. CPU, RTD sıcaklığını okur ve ardından sıcaklık değerini yazmak için SFC55 (WR_PARM) sistem işlevini kullanır. Şablon 2'de şablon 2, sabit sıcaklık telafisi yöntemini seçer.
SFC55 yalnızca şablonun dinamik parametrelerini değiştirebilir Analog giriş şablonunun statik parametreleri (veri kaydı 0) ve dinamik parametreleri (veri kaydı 1) ve veri kaydı 1'in yapısı aşağıdaki gibidir:
Tablo 10 S7-400 analog giriş modülünün parametreleri
Şekil 8 S7-400 analog giriş modülünün veri kaydı 1'in yapısı
Örnek olarak 6ES7431-7QH00-0AB0 analog giriş modülünü alın, program bloğu SFC55 olarak adlandırılır:
Şekil 9 SFC55 sistem blok çağrısı
M0.0'ın yükselen kenarı etkinleştirildiğinde, yazılı parametreleri MB100 ~ MB166'dan giriş adresi 100 olan şablona aktarın, veri kaydı 1'in parametrelerini değiştirin ve ayrıca referans bağlantısının sıcaklığını şablona yazın. Konumu ayarlayın.
Tablo 11 Her parametrenin açıklaması
4. Termokuplun sinyal işleme yöntemi4.1 Donanım yapılandırma ayarları
İlk olarak, aşağıdaki şekillerde gösterildiği gibi, donanım konfigürasyonundaki harici kompanzasyon kablolarıyla tutarlı ölçüm tipi (ölçüm tipi), ölçüm aralığı (ölçüm aralığı), referans bağlantı (referans bağlantı tipi) ve referans sıcaklık (referans bağlantı sıcaklığı) parametrelerini seçin Gösterildi.
Şekil 10 S7-300 şablon ölçüm modunun şematik diyagramı
Şekil 11 S7-300 şablon ölçüm aralığı diyagramı
S7-300 şablonu için konfigürasyon Şekil 10 ve 11'de gösterilmektedir. Yalnızca ölçüm tipini ve ölçüm aralığını (bölme tipi) seçmeniz gerekir ve telafi yöntemi ölçüm tipine dahildir. Örneğin: Referans bağlantı sabit sıcaklık kompanzasyon modu, ölçüm tipi seçin TC-L00C (referans bağlantı sıcaklığı 0 ° C'ye sabitlenmiştir) veya TC-L50C (referans bağlantı sıcaklığı 50 ° C'ye sabitlenmiştir), ardından indeks tipini seçin, konfigürasyon gerçekleştirmek.
Şekil 12 S7-400 şablon yapılandırma şeması 1
Şekil 13 S7-400 şablon yapılandırma şeması 2
Tablo 13 Ölçüm yönteminin her parametresinin açıklaması ve işlenmesi
Not: Ölçüm modunda: I: dahili kompanzasyon, E: harici kompanzasyon, L: doğrusal işleme. S7-400 şablonu için konfigürasyon Şekil 12 ve 13'te gösterilmektedir, ölçüm türünde TC-L yöntemi seçilmektedir, ölçüm aralığında gerçek termokupl tipiyle tutarlı derecelendirme numarası seçilmekte ve referans kontağı seçilmektedir. Örneğin: referans bağlantının sıcaklığını sabitleme yöntemi, ölçüm türünü ve ölçüm aralığını seçtikten sonra, referans bağlantı noktasında ref. Sıcaklığı (referans sıcaklık) seçin ve ardından sabit referans bağlantısındaki referans sıcaklık kutusunu (referans sıcaklık) doldurun, grup Durum tamamlandığında veya paylaşılan bir kompanzasyon modunda, SFC55 sıcaklık parametrelerini dinamik olarak iletmek için kullanılabilir.
Tablo 12 Referans bağlantı parametrelerinin açıklaması
4.2 Ölçüm yöntemi ve dönüştürme işlemi
Tablo 13 Ölçüm yönteminin her parametresinin açıklaması ve işlenmesi
Not: Ölçüm modunda: I: dahili kompanzasyon, E: harici kompanzasyon, L: doğrusal işleme.
