S7-300温度控制

● 3．模拟值的表示
模拟值用二进制补码表示，宽度为16位，符号总在最高位。 模拟量模块的精度最高为15位，如果少于15位，则模拟值 左移调整，然后才保存到模块中。未用的低位填入“0”， 如表4-6所示，表中标有“x”的位为“0”或“1”。
表4-6 模拟值的精度表示
● 模拟值的精度表示
表4-7
● 电压测量范围±10 V - ±1V的模拟值表示
1.图4-2
● 图4-2设置CPU313C模块模拟量输入信号的类型及量程
1.图4-3
● 图4-3设置CPU313C模块输出信号的类型及量程
1.图4-3
●
用同样的方法可对CPU313C模拟量输出通道进行设置， 可以设置为电压输出或电流输出，对于电压输出有0-10V、 ±10V两种选择，对于电流输出有0-20mA、4-20mA、±20mA 三种选择，图4-3中第0通道设置为电压型，范围+/-10V， 第1通道设置为电流型，范围4-20mA。 对于其它类型的模拟量输入/输出模块，根据模块的不同 特性，其具体设置会各有特点，但其基本方法是一样的。
1.图4-1
● 图4-1 “HW Config”硬件组态对话框
1.图4-1
●
对于第0-3通道，可在“Measurement type”中选择电压 或电流输入，在“Measuring range”中根据需要选择测量 范围，对于电压输入有0-10V、±10V两种选择，对于电流 输入有0-20mA、4-20mA、±20mA三种选择。第4通道为电阻 /铂电阻测量通道，有R-2L、RTD-2L两种选择，图中测量类 型已选为RTD-2L，PT 100，用于测量传感器为PT 100铂热 电阻的温度值。
1.模拟量模块的主要特性
● 表4-2、4-3列出了模拟量输入模块SM331的主要特性，更详细的特性说 明请参阅相关技术文档。
1.表4-3
● 表4-3 模拟量输入模块SM331的主要特性
1.表4-4
● 表4-4 模拟量输出模块SM332的主要特性
1.表4-5
● 表4-5 模拟量输入/输出混合模块SM334的主要特性
示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，它可 以直接测量各种生产过程中不同范围的温度。若 配接输出4-20mA、0-10V等标准电流、电压信 号的温度变送器，使用更加方便、可靠。对于实 验室等短距离的应用场合，可以直接把热电偶信 号引入PLC进行测量。 热电偶的工作原理是,两种不同成份的导体,两 端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热 端），接线端子端叫冷端，当热端和冷端存在温 差时，就会在回路里产生热电流，这种现象称为 热电效应；接上显示仪表，仪表上就会指示所产 生的热电动势的对应温度值，电动势随温度升高 而增长。热电动势的大小只和热电偶的材质以及 两端的温度有关，而和热电偶的长短粗细无关。
● 2.热电阻
本章将要介绍的水箱温度控制系统，传感器采用Pt100铂热 电阻，型号WZP-035，测量温度范围0-300℃。表4-1列出了 范围为0-100℃的Pt100铂热电阻的温度和电阻值的对应关 系。
●
表4-1
4.1.2 模拟量模块与选型
●
模拟量模块包括模拟量输入模块SM331、模拟量输出 模块SM332和模拟量输入/输出混合模块SM334。对模 拟量输入模块SM331，可选择的输入信号类型有电压 型、电流型、电阻型、热电阻型、热电偶型，而模 拟量输出模块SM332提供有电压和电流两种类型的信 号输出。有的CPU模块集成了这些信号输入输出功能， 如S7-300的CPU313C模块（订货号6ES7 313-5BE010AB0），不仅提供24路的DI输入和16路的DO输出， 而且配置了5路模拟量输入和2路模拟量信号输出。
表4-8
● 电流测量范围为0-20mA和4-20mA的模拟值表示
表4-9
● 标准Pt x100 RTD温度传感器的模拟值表示如表4-9所示以CPU313C模 块为例，模拟量精度为12位，由表4-6可知，十六位数 中最后三位 为0，因此分辨率为08H。再由表4-9可知，对应的温度分辨率为0.8℃。 对于其它模拟量输入信号的模拟值信号以及模拟量输出信号的表示， 参阅相关技术文档。
● 2．模拟量模块的测量信号类型及测量范围设定
（2）配有量程卡的模拟量模块的测量信号类型和测量范围 的设定配有量程卡的模拟量模块，其量程卡在供货时已插 入模块一侧，如果需要更改量程，必须重新调整量程卡， 以更改测量信号的类型和测量范围。 量程卡可以设定为“A”、“B”、“C”、“D”四个位置，各 种测量信号类型和测量范围的设定在模拟量模块上有相应 的标记指示，可以根据需要进行设定和调整。 调整量程卡的步骤为： ①用锣丝刀将量程卡从模拟量模块中松开； ②将量程卡按测量要求和范围正确定位，然后插入模拟量 模块中。
● 2.热电阻
热电阻是中低温区最常用的一种温度测量元件。
热电阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增 加这一特性来进行温度测量的。当电阻值变化时， 二次仪表便显示出电阻值所对应的温度值。它的主 要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的 测量精度是最高的。 铂热电阻根据使用场合的不同与使用温度的不同， 有云母、陶瓷、簿膜等元件。作为测温元件，它具 有良好的传感输出特性，通常和显示仪、记录仪、 调节仪以及其它智能模块或仪表配套使用，为它们 提供精确的输入值。若做成一体化温度变送器，可 输出4-20mA标准电流信号或0-10V标准电压信号， 使用起来更为方便。
表4-9
● 表4-9 标准Pt x100 RTD温度传感器的模拟值表示
● 4.2 STEP 7中的块（二）
STEP 7中的块主要包括组织块（OB）、功能（FC）、 功能块（FB）、系统功能（SFC）、系统功能块（SFB）、 背景数据块（IDB）、共享数据块（SDB），它们是一些 独立的程序或数据单元，在STEP 7 的Blocks文件夹下， 如图4-4所示。组织块和功能在前面已作介绍，本节主 要介绍后面五种块。
图 4-7
● 图4-7 FB编辑器界面
● 2．变量的创建
在图4-7中，变量声明表左边给出了该表的总体结构， 点击某一变量类型，例如IN，在表的右边将显示出该类 型变量的详细信息，用户可以在这里创建变量。如图48 所 示 ， 在 IN 类 型 中 建 立 了 Motor_On 、 Motor_Off 、 Motor_Timer 三 个 变 量 ， 在 OUT 类 型 中 建 立 了 变 量 Motor_Working ， 在 STAT 类 型 中 建 立 了 静 态 变 量 Delay_Time,在TEMP类型中建立了临时变量Temp_Off， 所有变量均作了注释。
● 1.热电偶
根据使用场合的不同，热电偶有铠装式热电偶、
装配式热电偶、隔爆式热电偶等种类。装配式热电 偶由感温元件（热电偶芯）、不锈钢保护管、接线 盒以及各种用途的固定装置组成。铠装式热电偶比 装配式热电偶具有外径小、可任意弯曲、抗震性强 等特点，适宜安装在装配式热电偶无法安装的场合， 它的外保护管采用不同材料的不锈钢管，可适合不 同使用温度的需要，内部充满高密度氧化绝缘体物 质，非常适合于环境恶劣的场合。隔爆式热电偶通 常应用于生产现场伴有各种易燃、易爆等化学气体 的场合，如果使用普通热电偶极易引起气体爆炸， 则在这种场合必须使用隔爆热电偶。
● 2．模拟量模块的测量信号类型及测量范围设定
由于模拟量输入或输出模块提供有不止一种类型信号的输 入或输出，每种信号的测量范围又有多种选择，因此必须 对模块信号类型和测量范围进行设定。一般采用STEP7软件 设定和量程卡设定两种方法。 （1）通过STEP7软件设定 以CPU313C模块为例进行设置。如上所述，CPU313C不仅是 CPU模块，而且提供了功能丰富的输入输出信号，其中模拟 量输入第0-3通道为电压/电流信号输入，第4通道为电阻/ 铂电阻输入，其设置在STEP7软件中进行，方法为： 在图4-1所示的“HW Config”对话框中，双击“AI5/AO2”项， 打 开 图 4-2 的 “ Properties” 属 性 对 话 框 ， 该 对 话 框 有 “General”、“Addresses”、“Inputs”、“Outputs”四个 选项,选中“Inputs”项，画面如图4-2所示。
图4-4
● 图4-4 STEP 7中的块
● 4.2 .1 功能块
功能块FB（Function Block）与功能FC（Function） 一样，都是用户自己编写的程序模块，可以被其它程序 块（OB、FC、FB）调用，这与C语言中的函数非常类似， 而且也有自己的参数。在FB中以名称的方式给出的参数 称作形式参数（形参），在调用FB时给形式参数赋的具 体值就是实际参数（实参）。 FB不同于FC的是，FB拥有自己的存储区，即后面要 介绍的背景数据块，而FC没有自己的存储区。在调用任 何一个FB时，都必须指定一个背景数据块。当调用FB时， 如果没有传送实参，则将使用背景数据块中保存的值。
图 4-5
● 图4-5 在Blocks目录下插入一个FB
图 4-6
● 图4-6 FB属性设置对话框
● 图 4-7
在Blocks目录下双击FB1，打开如图4-7梯型图编辑器画 面，右上半部分是变量声明表，右下半部分是程序指令 区，左边是指令列表。变量声明表示出了FB1的参数和 变量类型设置界面，用于声明本块中专用的变量即局域 变量，包括块的形参和参数的属性。通过设置IN（输入 变量）、OUT（输出变量）和IN_OUT（输入/输出变量）， 声明块调用时的软件接口（即形参）。临时变量（TEMP） 在声明后在局域数据堆栈中开辟有有效的存储空间。 STAT（静态变量）是FB特有的，是为配合使用背景数据 块而保留的空间。用户在功能块中声明的变量，除临时 变量外，它们将自动出现在功能块对应的背景数据块中。
● 1．FB的创建
创建一个FB的方法为：在Blocks目录下的右侧空白区 域单击右键，在弹出的快捷菜单中选择“Insert New Object”-“Function Block”，如图4-5所示，即插入了 一个FB，这时弹出如图4-6所示的对话框，只要填入FB 的名称如FB1、输入符号名和注释，并选择编程语言， 如LAD，单击OK，就完成了功能块FB1的插入和属性设置。