基准结温度的补偿概述简介要使用基准结和测量点间的温差函数来求出正确的温度值，可以通过不同的方式测量基准结的温度。这里提供了各种补偿选项来满足基准结处的要求。有关模拟量模块所支持的补偿方式，请参见相应模块的手册。 补偿基准结温度的可选方法表格5- 1 补偿方式： 说明与应用案例补偿选项 说明 应用案例/特殊功能内部基准结功能原理通过这种补偿方式，可使用模拟量模块中集成的传感器测量基准结温度。操作步骤直接将热电偶连接到 I/O模块，或通过补偿线路连接；请参见通过内部基准结进行补偿 (页 84) 一章。• 对于连接，请使用匹配热电偶材料的补偿线路。•如果系统中的基准结温度和模块温度相同，还可以使用由不同材料制作的线路。• 优点：– 价格便宜– 无需外部基准结–无需额外接线模块的参考通道特性采用这种补偿方式，可通过外部热电阻(RTD)确定基准结温度。操作步骤将热电偶直接或通过补偿线路间接连接到基准结的供电线路。将供电线路连接到模块相应的端子上。将热电阻(RTD) 连接到模块的参考通道上。热电阻 (RTD) 必须位于基准结区域中；请参见“通过模块参考通道进行补偿 (页86)”章节。•直接采集基准结处的温度。• 为此补偿类型组态的所有通道的测量温度都将由基准结的温度值自动修正。• 优点：–与通过内部基准结进行补偿相比，结果更加准确；但需要安装额外的热电阻并接线。组 0 的参考通道特性通过设置“TC”（热电偶...），将该通道用作组 0的基准结温度的接收方。组 0 的相关发送方设置为 RTD通道。操作步骤将热电偶直接或通过补偿线路间接连接到基准结的供电线路。将供电线路连接到模块相应的端子上。将热电阻 (RTD)连接到模块组 0所组态的参考通道上。 热电阻 (RTD)必须位于基准结区域中；请参见“补偿，组 0 的参考通道 (页 88)”章节。•直接采集基准结处的温度。• 为此补偿类型组态的所有通道的测量温度都将由基准结（发送方）的温度值自动修正。热电偶5.3基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC 83补偿选项 说明应用案例/特殊功能固定参考温度特性使用这种补偿，可将基准结温度以固定值形式存储在模块中。操作步骤将热电偶直接或通过补偿线路间接连接到基准结的供电线路。将供电线路连接到模块相应的端子上。根据模块的不同，您可以在组态数据中输入固定基准结温度（例如20 °C），或使用模块的固定基准结温度 (0 °C)；请参见通过固定参考温度进行补偿 (页 91) 一章。•保持基准结温度恒定并获取温度值。• 为了确保高准确性，必须确保温度保持不变（这可能会很复杂，具体取决于实际应用）。动态参考温度特性使用这种补偿，可通过模块检测基准结温度。在用户程序中通过数据记录将此温度值传送至其它模块。操作步骤将基准结的热电阻 (RTD)连接到任意通道上。通过函数块将 CPU 或 IM中的基准结温度以数据记录形式传送至模块，请参见通过动态参考温度进行补偿 (页93)一节。• 在基准结处使用多个模块，因此能够使用公共温度值补偿所有通道。• 只需要一个热电阻(RTD)或热电偶，即可进行温度测量。无补偿/外部补偿特性通过这种补偿方式，可在模拟量输入模块外部测量基准结温度。例如，可在连接热电偶处连接一个补偿箱。操作步骤使用铜缆将补偿箱连接到模拟量输入模块的连接模块处，请参见章节““无”补偿或外部补偿(页 97)”。• 通常将这种补偿方式中的基准结温度指定为0 °C，可通过补偿箱实现。每个热电偶都需要一个单独的补偿箱。• 而 B类热电偶无需补偿箱。RTD (0) 特性这种补偿方式基于补偿连接器夹具上的电阻测量值 Pt1000 或外部电阻值Pt1000。操作步骤有关连接时使用/不使用补偿连接器的更多信息，请参见RTD (0) 补偿方式 (页 99)一节。• 通过电阻值Pt1000 确定基准结温度。• 模拟量输入模块上采用这种补偿方式的所有通道都将收到相同的基准结温度。热电偶5.3基准结温度的补偿模拟值处理84 功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC5.3.2通过内部基准结进行补偿功能原理用于通过内部基准结进行补偿的基准结位于模拟量输入模块的端子处。将热电偶或补偿线路直接连接到模块输入端。内部温度传感器会采集模块温度并返回补偿电压。注意，通过内部基准结进行的补偿并不能总是达到外部补偿的准确性！操作步骤组态步骤：1.在 STEP 7 中打开项目。2. 在设备视图中，选择所需的模拟量模块和相应的通道。3.在所选模块的巡视窗口中，选择“常规”选项卡。4. 选择“输入/测量”区域。5. 选择“热电偶”值作为“测量类型”。6.“基准结”处，则需选择值“内部基准结”。图 5-2 内部基准结热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC 85连接热电偶将热电偶直接或通过补偿线路间接连接到模块输入端。① 无补偿线路的热电偶②有补偿线路的热电偶③ 补偿线路（材料与热电偶的相同）④ 内部基准结图 5-3 示例： 连接热电偶以通过内部基准结进行补偿热电偶5.3基准结温度的补偿模拟值处理86 功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC5.3.3通过模块参考通道进行补偿功能原理采用这种补偿方式，可通过外部热电阻 (RTD)确定基准结温度。有些模块中有内部参考通道。操作步骤组态步骤：1. 在 STEP 7 中打开项目。2.在设备视图中，选择所需的模拟量模块和相应的通道。3. 在所选模块的巡视窗口中，选择“常规”选项卡。4. 选择“输入/测量”区域。5.选择“热电偶”值作为“测量类型”。6. “基准结”处，则需选择值“模块的参考通道”。图 5-4 模块的参考通道热电偶5.3基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC87接线热电偶和热电阻将热电偶直接或通过补偿线路间接连接到基准结的供电线路。将供电线路连接到模块相应的端子上。可使用任何材质的电缆将热电阻接线到模块端子上。①热电偶② 补偿线路（材料与热电偶的相同）③ 例如，铜制电源电缆④ 热电阻 (RTD)⑤ 基准结图 5-5 示例：通过模块参考通道接线热电偶/热电阻进行补偿功能原理在这种补偿中，连接热电阻 (RTD)的模块通道将作为“参考温度变送器”。连接热电偶的其它通道（参考温度接收方）可以使用该参考温度补偿。在这种补偿方式中组态的所有通道（接收方）的测量温度都将由基准结（发送方）的温度值自动补偿。基准结温度通过外部热电阻(RTD) 确定。操作步骤组态步骤：1. 在 STEP 7 中打开项目。2. 在设备视图中，选择所需的模拟量模块和相应的通道。3.在所选模块的巡视窗口中，选择“常规”选项卡。4. 选择“输入/测量”区域。5.对于相关模块的通道，则需指定为发送方：例如，对于“测量类型”，请选择“热敏电阻（4 线制连接）”。对于“基准结”，则需选择值“组 0的参考通道”。图 5-6 发送方： 组 0 的参考通道热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC 896. 对于指定为接收方的通道：选择“热电偶”值作为“测量类型”。对于“基准结”，则需选择值“组 0的参考通道”。图 5-7 接收方： 组 0 的参考通道热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理90 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC连接热电偶和热敏电阻以下示例为：● 带有热电阻的模拟量模块作为参考温度的发送方●带有热电偶的两个模拟量模块作为参考温度接收方。将热电偶直接或通过补偿线路连接到基准结的供电线路。将供电线路连接到模块相应的端子上。可使用任何材质的电缆将热电阻接线到模块端子上。①热电偶② 补偿线路（材料与热电偶的相同）③ 例如，铜制电源电缆④ 热电阻 (RTD)⑤ 基准结图 5-8 示例：连接热电偶/热敏电阻以实现组 0 补偿热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC 915.3.5通过固定参考温度进行补偿功能原理使用这种补偿，可将基准结温度以固定值形式存储在模块中。操作步骤组态步骤：1. 在 STEP 7中打开项目。2. 在设备视图中，选择所需的模拟量模块。3. 在所选模块的巡视窗口中，选择“常规”选项卡。4.选择“输入/测量”区域。5. 选择“热电偶”值作为“测量类型”。6. “基准结”处，则需选择值“固定参考温度”。7.在“固定参考温度”区域中指定基准结的温度，例如 20 °C。图 5-9 固定参考温度热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理92功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC通过“固定参考温度”设置温度条件下图显示了通过热电偶将模块温度保持在固定参考温度 (20°C)的连接方式，例如安装在空调开关柜中。 基准结位于在模块中。
通过动态参考温度进行补偿功能原理这种补偿方式可以在用户程序中设置基准结温度进行温度补偿。可从站内的其它任何模块处获取该温度值。并通过数据记录使用指令 WRREC (SFB 53)传输基准结温度。有关数据记录的结构的详细信息，请参见各模块的设备手册。要求STEP7 项目中完成以下设置：● 带有 WRREC (SFB 53) 指令的用户程序，用于传输带有参考温度的数据记录● 用于使用热电偶(TC) 采集过程温度的模拟量模块● 用于使用热敏电阻 (RTD) 测量过程温度的模拟量模块热电偶5.3基准结温度的补偿模拟值处理94 功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC用于使用热电偶 (TC)采集过程温度的模拟量模块组态步骤：1. 在 STEP 7 中打开项目。2. 在设备视图中，选择所需的模拟量模块和相应的通道。3.在所选模块的巡视窗口中，选择“常规”选项卡。4. 选择“输入/测量”区域。5. 选择“热电偶”值作为“测量类型”。6.对于“基准结”，则需选择值“动态参考温度”。图 5-12 动态参考温度热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理功能手册,06/2014, A5E03461444-AC 95用于使用热敏电阻 (RTD) 测量过程温度的模拟量模块组态步骤：1. 在 STEP7 中打开项目。2. 在设备视图中，选择所需的模拟量模块和相应的通道。3. 在所选模块的巡视窗口中，选择“常规”选项卡。4.选择“输入/测量”区域。5. 在“测量类型”中选择“热敏电阻（4 线制连接）”值。图 5-13 热电阻 (RTD)测量类型的设置热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理96 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC连接热电偶和热敏电阻使用电源线将热电偶连接到模块输入中，通过动态参考温度进行温度补偿。在这种情况下，可通过热电阻(RTD) 在基准结处采集温度。 使用 WRREC 指令，将以这种方式确定的基准结温度通过数据记录传递到带有热电偶的模拟量模块中。①热电偶② 补偿线路（材料与热电偶的相同）③ 例如，铜制电源电缆④ 热电阻 (RTD)⑤ 基准结图 5-14 示例：通过动态参考温度连接热电偶/热敏电阻以实现补偿热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC 975.3.7“无”补偿或外部补偿功能原理在模拟量输入模块外部测量热电偶的基准结温度，例如，通过热电偶上的补偿箱。采用这种补偿方式时，基准结温度指定为0°C。补偿箱中使用一个桥接电路对指定的基准结温度（补偿温度）进行校准。将热电偶补偿线路的终端连接器作为基准结。如果实际的比较温度与补偿温度不同，则与温度有关的桥接电阻值将发生变更。将生成一个正补偿电压或负补偿电压并增加到热电压上。说明而B 类热电偶无需补偿箱。操作步骤组态步骤：1. 在 STEP 7 中打开项目。2. 在设备视图中，选择所需的模拟量模块。3.在所选模块的巡视窗口中，选择“输入”选项卡和相应的通道。4. 在“测量”区域，选择“热电偶”值作为“测量类型”。5.在“基准结”处，则需根据所使用的模块选择值“无”或“外部补偿”。图 5-15 无基准结热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理98功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC连接补偿箱补偿箱将以环路形式连接到各个热电偶的电源线路中。而且补偿箱的连接必须进行隔离。此外，电源装置必须有足够强的噪声滤波器，可通过接地屏蔽线圈过滤噪声。每个通道可以使用模拟量模块所支持的热电偶类型，而无需考虑其它通道是否支持该类型。每个通道需要一个单独的补偿箱。“无”补偿或外部补偿的连接示例使用铜缆将补偿箱连接到模拟量输入模块的连接模块上。①铜缆② 补偿箱（按通道）；B 类热电偶无需连接补偿箱③ 热电偶图 5-16 基准结“无”补偿的连接示例热电偶5.3基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC 995.3.8 补偿类型 RTD(0)功能原理可通过 M12 补偿连接器夹具上的 Pt 1000 电阻值确定基准结温度。而且电阻只能在圆形插座 X1（通道0）处测量。使用这种补偿方式时，模块上所有通道都具有相同的基准结温度。操作步骤组态步骤：1. 在 STEP 7 中打开项目。2.在设备视图中，选择所需的模拟量模块。3. 在所选模块的巡视窗口中，选择“输入”选项卡。4.在“测量”区域，选择“热电偶”值作为“测量类型”。5. 在“基准结”处，则需选择值“RTD (0)”。图 5-17 补偿类型 RTD(0)热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理100 功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC连接示例通过 M12补偿连接器进行连接可直接将热电偶连接到 M12 补偿连接器上，也可以通过补偿线进行连接。 将 M12 补偿连接器安装到 4 AI TCHigh Feature 处CM IO 4 x M12 的圆形插座 X1（通道 0）上。不通过 M12补偿连接器进行连接要测量基准结温度，可通过铜缆将外部 Pt1000 (α = 003851) 连接到端子 1 和 3。热敏电阻Pt1000 必须安装在基准结区域中。然后，使用铜缆将热电偶从基准结处连接到端子 2 和 4。连接其它热电偶可以将其它热电偶连接到 4AI TC High Feature 处 CM IO 4 x M12 上的圆形插座 X2上。对于模块上采用这种补偿方式的所有通道，都可以通过测量圆形插座 X1处的电阻值确定基准结温度。下图显示的连接示例中，采用“RTD(0)”补偿方式的基准结处按使用了 M12补偿连接器并集成有热敏电阻 Pt1000：① 直接连接热电偶或通过补偿线路连接② 热电偶③在圆形插座 X1 上，仅连接 M12 补偿连接器（端子 1 和 3 上连接有内部 Pt1000）。圆形插座 X1 上 M12补偿连接器的比较值也同样适用于 X2、X3 和 X4 上的热电偶。图 5-18 M12 补偿连接器中基准结采用“RTD(0)”补偿方式的连接示例热电偶5.3 基准结温度的补偿模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC101下图显示的连接示例中，采用“RTD (0)”补偿方式的基准结使用了外部热敏电阻 Pt1000：① 在圆形插座 X1 上仅连接M12 连接器② 基准结区域中的外部 Pt1000 (α = 0.003851) 使用铜缆连接到端子 1 和 3。圆形插座 X1处外部 Pt1000 的比较值也同样适用于 X2、X3 和 X4 上的热电偶。③ 热电偶图 5-19 采用“RTD(0)”补偿方式的基准结中使用外部 Pt1000 的连接示例模拟值处理102 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC连接负载/执行器 66.1概述简介本章描述了负载/执行器与模拟量输出连接的基本过程。有关特定的接线方式信息，请参见各模块手册。有关电缆布线和屏蔽、电位均衡等详细信息，请参见功能手册“组态防干扰型控制器本图中所用的缩写下图中所有缩写的说明：AQ模拟量输出模块M 接地连接L+ 电源电压连接Sn+/Sn- 感应线通道 nQVn+/QVn- 电压输出通道 nQIn+/QIn-电流输出通道 nMANA 模拟地的参考点UISO 绝缘电压模拟量信号线路通常使用屏蔽双绞线电缆连接模拟量信号。这样，可以提高抗扰性。连接负载/执行器6.2 连接负载/执行器模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC1036.2 连接负载/执行器具有 MANA 连接的模拟量输出模块的参考电位模拟量输出模块在模拟地 MANA和中央地的参考电位之间没有带电连接。需始终确保未超出模拟地 MANA 和中央地参考点之间所允许的电位差UISO。以下原因可能会导致电位差 UISO ： 超出Zui大线路长度。如果要确保不超过Zui大值 UISO，请在端子 MANA和中央接地点之间使用等电位连接电缆。① 电压输出端的负载② 等电位连接电缆③ 接地总线电缆④ 中央地图 6-1 示例： 具有 MANA连接的模拟量输出模块的参考电位连接负载/执行器6.2 连接负载/执行器模拟值处理104 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC不带 MANA连接的模拟量输出模块的参考电位模拟量输出模块在模拟量输出电路和中央地参考电位间没有带电连接。需始终确保未超出模拟量输出电路和中央地的参考点之间的Zui大电位差UISO。以下原因可能会导致电位差 UISO ： 超出Zui大线路长度。如果要确保未超出Zui大值UISO，则需通过一个等电位连接电缆将各模拟量输出电路和中央地进行互连。① 电压输出端的负载② 等电位连接电缆③ 接地总线电缆④中央地图 6-2 示例： 不带 MANA 连接的模拟量输出模块的参考电位模拟值处理功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC 105支持的功能 77.1 校准模拟量模块7.1.1概述校准校准检查模拟量输入模块测量的过程值和模拟量输入模块输出的过程值，进而确定实际值的偏差并对测量和输出误差进行补偿。校准模拟量模块SIMATIC模拟量模块在出厂前已经过校准而且模块本身具有出色的长期稳定性；因此在运行过程中无需再进行校准。但美国食品和药品管理局 (FDA)等一些机构的法规和指令要求中，要求对测量电路中的所有组件定期进行校准。这些组件包括模拟量输入和输出模块。在一些工厂中，如果使用传感器检测和处理相对较低电压或电流，则必需进行设备校准。通过校准，可以消除电缆和/或温度对测量结果的影响。在校准过程中，将采集新值并保持性存储在模块中。同时，设备交付前所确定的校准值也不会丢失。可随时恢复为原始校准值。说明在校准过程中，将特定测量范围内各通道的校准值保持性地存储在模块中，即这些值的测量范围与用户进行校准时所使用的测量范围相同。如果使用有效用户校准值将通道重新组态为一个其它类型的测量模式，则该设备上所保存的该通道校准值和该测量范围内的校准值都将立即生效。同时也不会删除用户的校准值。在通道进行新的用户校准之前，这些值不会被覆盖。如果没有进行新的用户校准但重新设置了该通道的原始测量范围，则之前所确定的用户校准值将立即生效。有关模拟量模块是否支持“校准”功能的信息，请参见各模块手册。支持的功能7.1校准模拟量模块模拟值处理106 功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC功能范围“校准”组中具有以下功能：●指定所有通道的当前校准● 校准通道● 取消正在进行的校准● 将通道校准重置为出厂设置支持的功能7.1校准模拟量模块模拟值处理功能手册, 06/2014, A5E03461444-AC 1077.1.2校准模拟量模块手动校准在进行手动校准之前，须满足以下要求：● STEP 7、相应的 CPU 和待校准的模拟量模块之间具有在线连接。●已从项目的快捷菜单中打开了所选模拟量模块的“在线和诊断”视图，同时将鼠标放置在“功能 > 校准”区域。●同时，可通过组态反映站的实际结构。● 模块上未在进行任何校准过程（如果要启动校准）。● 在进行校准时，每个模块上必须带有 24 V的负载电压。●Zui后一步已成功完成（如果要继续或结束校准）。操作步骤在执行“校准”功能时，将打开校准的基本画面。新选择一个通道后，模块将读取以下常规信息数据和校准值：●校准： 指定当前有效校准值为出厂时的校准值或是用户校准值。● 测量类型: 所选测量类型的相关信息● 测量范围：为所选通道组态的当前测量范围● 增益： 数模转换器中，当前有效的增益校正● 偏移量： 数模转换器中，当前有效的偏移量校正图 7-1校准表支持的功能7.1 校准模拟量模块模拟值处理108 功能手册, 06/2014,A5E03461444-AC要开始校准，请按以下步骤操作：1. 在概述表格中选择与要校准的通道相关的线路。2.单击“开始手动校准”按钮。3. 现在，开始执行“手动校准”部分中介绍的步骤。4. 请遵循“命令”字段中的操作说明。5.单击“下一步”。在进行用户校准的过程中，需要根据该通道组态中的测量范围重新指定该通道所需的校准值。说明可以在 CPU RUN模式下进行校准，也可以在 STOP 模式下进行。 如果 CPU 处于RUN模式，则在校准过程中将使用校准前上一次所采集到的校准值。在进行用户校准的过程中，待校准的模块通道不能处理任何新过程值。在校准结束前，该模块的所有模拟量输入值都将设置为0x7FFF（“无效的模拟值”）。启用值状态时，在校准过程中信号的值状态将设置为“无效”。在进行用户校准时，必须提供电压和/或温度值。为此，需要使用相应的外部线缆和外部电压/温度变送器。在字段“命令”中，包含可连接校准刺激的引脚编号。第一个引脚号表示正连接器，第二个引脚号表示负连接器。校准的精度取决于所提供电压/温度的精度。说明为确保在执行用户校准后模块仍保持所指定的测量精度，所提供电压/温度的精度必须是模块指定精度的两倍。电压或温度不准确将导致校准不正确。●命令：字段“命令”将指示当前的校准步骤中用户需执行的操作。然后，执行指定的操作，并单击“下一步”按钮进行确认。之后，模块将执行当前校准步骤中所需的所有操作。如果校准步骤未发生任何错误，则会执行下一个校准步骤。另外还会执行“命令”字段中的指令。例如，在对端子 3/4 应用电压或接地后，在执行下一步校准步骤期间，这些连接必须保持原样。●状态：根据所设置的测量类型，校准一个通道需要执行多步校准操作。字段“状态”将指示上一个校准步骤是否出错。如果在执行校准步骤时出错，则将显示错误信息，并中止该通道校准。同时删除在此之前所记录的所有校准值。并重新使用开始用户校准之前生效的校准值。说明校准器如果激活了模拟量输入模块的“断路”诊断，则将在测量类型为“电阻”、“热电阻”和“热电偶”的线路中加载测量电流。加载测试电流将导致某些校准器的测量值不准确。因此，在进行校准过程，某些模拟量模块中会自动禁用断路监视。为避免测量值不准确，建议在校准模拟量输入模块的过程中禁用“断路”诊断。