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西门子6ES7 307-1EA01-0AA05A电源模块
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在S7-300或S7-400的本地机架或远程I/O站点(DP)中的I/O模块，可以通过调用SFC 55(WR_PARM) 系统功能在系统运行时修改模块参数。SFC 55只修改信号模块的参数数据，不能修改CPU装载存储区中关于目的模块系统组态数据(SDB)，因此系统重启后，SFC 55修改的模块参数将被CPU装载的系统数据所覆盖，恢复的组态参数。SFC 55(WR_PARM)不适用于Profinet I/O。


1 参考手册
对于S7-300/400的信号模块，参数可编程模块及参数的数据记录格式请参考手册：

S7-300 模块数据手册

S7-400模板数据手册



对于系统功能SFC 55(WR_PARM)使用请参考手册：
用于 S7300/400系统和 标准功能的系统软件
1214574


2 S7-300/400参数可编程信号模块
当前S7-300参数可编程信号模块(表1)：

类型MLFB备  注
SM3216ES7 321-7BH01-0AB0DI 16 x DC 24 V
6ES7 327-1BH00-0AB0DI 8/DX 8 x DC 24 V/0.5 A
SM3226ES7 322-8BF00-0AB0DO 8 x DC 24 V/0.5 A
6ES7 322-5FF00-0AB0DO 8 x AC120/230 V /2A ISOL
6ES7 322-5HF00-0AB0DO 8 x Rel. AC230V /5A
SM3316ES7331-7NF00-0AB0AI 8 x 16 Bit
6ES7331-7NF10-0AB0AI 8 x 16 Bit
6ES7331-7HF0x-0AB0AI 8 x 14 Bit High Speed; isochrone
6ES7331-1KF02-0AB0AI 8 x 13 Bit
6ES7 331-7KF02-0AB0AI 8 x 12 bit
6ES7331-7KB02-0AB0AI 2 x 12 Bit
6ES7331-7PF01-0AB0AI 8 x RTD
6ES7331-7PF11-0AB0AI 8 x TC
6ES7331-7PE10-0AB0AI 6 x TC isolated
SM3326ES7332-7ND02-0AB0AO 4 x 16 bit
SM3346ES7334-0KE00-0AB0AI 4/AO 2 x 12 bit

表1 S7-300参数可编程信号模块


当前S7-400参数可编程信号模块(表2)：

类型MLFB备  注
SM4216ES7 421-7BH01-0AB0DI 16 x DC 24 V
6ES7 421-7DH00-0AB0DI 16 x UC 24/60 V
SM4226ES7 422-5EH10-0AB0DO 16 x DC 20-125 V/1.5 A
6ES7 422-7BL00-0AB0DO 32 x DC 24 V/0.5 A
6ES7 422-5EH00-0AB0DO 16 x AC 20-120 V/2 A
SM4316ES7 431-7QH00-0AB0AI 16 x 16 Bit
6ES7 431-7KF10-0AB0AI 8 x RTD x 16 Bit
6ES7 431-7KF00-0AB0AI 8 x 16 Bit

表2 S7-400参数可编程信号模块


3 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 Hz2.5 ms2#00
60 Hz16.7 ms2#01
50 Hz20 ms2#10
10 Hz100 ms2#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 mV2#0001
± 250 mV2#0010
± 500 mV2#0011
±1 V2#0100
±2.5 V2#0101
±5 V2#0110
1 V到5 V2#0111
0 V到10 V2#1000
±10 V2#1001
± 25 mV2#1010
± 50 mV2#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#// 使能OB40
      T     DBB    0

      L     2#// 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
S7-3006ES7 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
S7-4006ES7 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
S7-3006ES7 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）
S7-4006ES7 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，推荐使用西门子带集成电源装置的补偿盒，订货号如下表。

推荐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B1230VAC
B2110VAC
B324VAC
B424VDC
连接到热电偶1 L型
2J型
3K型
4S型
5R型
6U型
7T型
参考温度000℃

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
S7-3006ES7 331-7KF02-0AB0多8个（同类型）
6ES7 331-7KB02-0AB0多2个（同类型）
S7-4006ES7 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
S7-3006ES7 331-7PF11-0AB0多8个（同类型）
S7-4006ES7 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℃
S7-4006ES7 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
SFC55STEP7
用于中断的目标CPU0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
REQINPUTBOOLREQ=1，写请求，上升沿信号。
IOIDINPUTBYTE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，指定为B#16#54，不同则指定地址的区域ID。
LADDR INPUTWORD模板的逻辑地址（初始地址），如果混合模板，指定两个地址中的较低的一个。
RECNUM INPUTBYTE数据记录号，参考模板数据手册。
RECORD INPUTANY需要传送的数据记录存放区。
RET_VALOUTPUTINT故障代码。
BUSYOUTPUTBOOLBUSY=1，写操作未完成。

表11 各参数的说明


4. 热电偶的信号处理方式

4.1 硬件组态设置
首先要在硬件组态选择与外部补偿接线一致的measuring type（测量类型），measuring range（测量范围），reference junction（参比接点类型）和reference temperature（参比接点温度）的参数，如下各图所示。


图10 S7-300模板测量方式示意图

 


图11 S7-300模板测量范围示意图

对于S7-300的模板，组态如图10和11所示，只需要选择测量类型和测量范围（分度类型），补偿方式包含在测量类型中。比如： 参比接点固定温度补偿方式，测量类型选择 TC-L00C（参比接点温度固定为0℃） 或 TC-L50C（参比接点温度固定为50℃），再选择分度类型，组态就完成。



图12 S7-400模板组态图1



图13 S7-400模板组态图2

对于S7-400的模板，组态如图12和13所示，测量类型中选择TC-L方式，测量范围中选择与实际热电偶类型一致的分度号，参比接点的选择。比如：参比接点固定温度的方式，测量类型和测量范围选择完后，在参比接点选择ref.temp（参考温度），然后在reference temperature框（参考温度）内填写参比接点的固定，组态就完成，或者是共享补偿方式，可以用SFC55动态传输温度参数。

400模板组态中Reference junction 参数说 明
none无补偿
internet模板内部补偿
Ref. temp参比接点温度固定已知补偿

表12 参比接点参数说明


4.2 测量方式和转换处理

CPU类型测量方法说 明
300CPUTC-I内部补偿
TC-E外部补偿
TC-IL线性，内部补偿
TC-EL线性，外部补偿
TC-L00C 线性，参比接点温度保持在0°C
TC-L50C 线性，参比接点温度保持在50°C

400CPUTC-L 线性

表13 测量方式各参数的说明及处理


注：测量方式中：I ：内部补偿，E：外部补偿，L：线性处理。

 

线性化方式（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
线性化方式下，由模板内部根据所选择的热电偶类型的特性进行线性处理，可以使用L PIW xxx 直接读入，则将获得十进制的温度值，为0.1。例如：读进来的 十进制值为2345，则对应的温度值为234.5℃。
非线性化方式（TC-I/E）
对于非线性化的设置，此设置类似80Mv的电压测量，CPU得到的是0~27648之间的一个十进制数值，即0~80Mv 对应0~27648，需要转换成相应Mv信号，然后通过对照表查找温度。
综上所述，如果想得到所测的温度值，选择线性化方式的设置比较方便；如果仅需要得到Mv信号，可以选择非线性化方式的设置。

S7300电源模板

6ES7307-1BA00-0AA0

6ES7307-1EA00-0AA0

6ES7307-1KA01-0AA0

CPU

6ES7312-1AE13-0AB0

6ES7312-5BE03-0AB0

6ES7313-5BF03-0AB0

6ES7313-6BF03-0AB0

6ES7313-6CF03-0AB0

6ES7314-1AG13-0AB0

6ES7314-6BG03-0AB0

6ES7314-6CG03-0AB0

6ES7315-2AG10-0AB0

6ES7315-2EH13-0AB0

6ES7317-2AJ10-0AB0

6ES7317-2EK13-0AB0

6ES7318-3EL00-0AB0

内存卡

6ES7 953-8LF20-0AA0

6ES7 953-8LG11-0AA0

6ES7 953-8LJ20-0AA0

6ES7 953-8LL20-0AA0

6ES7 953-8LM20-0AA0

6ES7 953-8LP20-0AA0

开关量模板

6ES7 321-1BH02-0AA0

6ES7 321-1BH10-0AA0

6ES7 321-1BH50-0AA0

6ES7 321-1BL00-0AA0

6ES7 321-7BH01-0AB0




原产地

德国

联系人:

李军