Новый в коробке SIEMENS 6ES7331-7KF02-0AB0 PLC 6ES7 3317KF020AB0 6ES7331-7KFO2-OABO

Сименс 6ES7331-7KF02-0AB0 | SIMATIC S7-300 SM 331 Аналоговый вход — 8 изолированных каналов / 9/12/14 бит / напряжение + ток + термопара + термометр сопротивления / диагностика

Один модуль, четыре типа сигнала — пример SM 331 7KF02

Большинство модулей аналогового ввода обрабатывают одну категорию сигналов. SM 331 7KF02 обрабатывает четыре сигнала — напряжения, тока, термопары и термометры сопротивления — одновременно на одном модуле, при этом каждая пара каналов настраивается независимо в STEP 7. Один слот шириной 40 мм может считывать показания датчиков давления с током 4–20 мА на каналах 0–1, расходомера с сигналом 0–10 В на каналах 2–3, термопар типа K на каналах 4–5 и термометров сопротивления Pt100 на каналах. 6–7. Никаких разделителей сигнала, никаких адаптеров, никаких отдельных специализированных модулей.

Работа с термопарой и термометром сопротивления осуществляется аппаратно. SM 331 применяет таблицы линеаризации ITS-90 для каждого сконфигурированного типа термопары (E, J, K, L, N) и уравнение Каллендара-Ван Дюзена для линеаризации Pt100 — преобразование нелинейных сигналов в милливольтах непосредственно в градусы Цельсия до того, как значение достигнет изображения процесса. Программа S7-300 считывает стандартное целое число в инженерных единицах без дополнительной обработки сигнала в коде пользователя.

Для входов термопар внутренняя компенсация холодного спая применяется автоматически: модуль измеряет собственную температуру клемм и добавляет значение компенсации к каждому показанию термопары. В шкафу управления со стабильной температурой (20–40°C) этой внутренней компенсации достаточно для большинства задач управления технологическими процессами.

Ключевые характеристики

Разрешение и скорость преобразования: правильное время интеграции

Разрешение SM 331 не фиксировано — это программируемый параметр для каждой пары каналов, который управляет временем интегрирования АЦП и, как следствие, его подавлением сетевого шума:

9 бит/2,5 мс— Самая быстрая настройка, отсутствие значимого подавления сетевого шума. Редко используется для измерения установившегося процесса.

12 бит / 20 мс (системы 50 Гц) или 16,67 мс (системы 60 Гц)— Стандарт для большинства измерений тока 4–20 мА и напряжения. Время интегрирования охватывает ровно один полный цикл сети, что устраняет помехи частоты сети за счет синхронного подавления. Неверное время интегрирования для местной частоты сети (выбор режима 50 Гц при питании с частотой 60 Гц) существенно ухудшает подавление шума.

14 бит/100 мс— Высочайшее разрешение. Используется для измерений термопар и термометров сопротивления, где сигналы уровня милливольт и точность теплового дрейфа имеют большее значение, чем скорость обновления. Температурные процессы меняются достаточно медленно, поэтому время в 100 мс вполне приемлемо.

Оптическая изоляция — защита измерений в электрически шумных установках

Оптическая изоляция SM 331 между полевыми цепями и объединительной платой S7-300 является правильной спецификацией для большинства реальных технологических предприятий. Там, где полевые приборы распределены по предприятию, в разных точках заземления создаются разные потенциалы — контуры заземления. Без изоляции эти разности потенциалов проявляются в виде синфазного напряжения на дифференциальном входе и искажают измерения. Оптический барьер блокирует синфазные напряжения до 250 В переменного тока между полевой цепью и объединительной платой ПЛК, не влияя на дифференциальный сигнал.

В установках с преобразователями частоты, мощными пускателями двигателей и устройствами с трансформаторной связью, использующими общую кабельную инфраструктуру, оптическая изоляция является отличием между стабильными измерениями и необъяснимым дрейфом.

Диагностика — обрыв провода и прерывания процесса

Для контуров 4–20 мА SM 331 обнаруживает сигналы ниже 3,6 мА как обрыв провода (ниже базовой линии живого нуля) и запускает OB82. Для входов термопар небольшой ток смещения контролирует входное сопротивление — разомкнутый термопарный переход немедленно запускает OB82. Нарушение пределов процесса запускает OB40 с номером канала и состоянием переполнения/недополнения.

Оба OB82 и OB40 должны быть запрограммированы в приложении S7–300. Если какой-либо OB отсутствует и срабатывает соответствующее прерывание, CPU переходит в состояние STOP — необработанные прерывания рассматриваются в системе S7–300 как фатальные ошибки.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Могут ли разные пары каналов одновременно использовать разные типы сигналов?

Да — это определяющая возможность модуля. Каналы сгруппированы в пары (0–1, 2–3, 4–5, 6–7), и оба канала внутри пары имеют одинаковый тип измерения и разрешение. Различные пары работают независимо: пара 0–1 может работать с током 4–20 мА при 12 бит, а пара 4–5 работает с термопарой типа K при 14 бит, и все это одновременно на одном модуле. Парная группировка является единственным ограничением.

Вопрос 2: Почему частота сети имеет значение для выбора времени интегрирования?

Интегрирующий АЦП подавляет помехи, которые совершают целое число циклов в течение периода интегрирования. Для сети 50 Гц (Европа, Азия, Австралия) выберите интеграцию 20 мс — ровно один цикл 50 Гц. Для сети с частотой 60 Гц (Северная Америка) выберите 16,67 мс. Выбор неправильной настройки приводит к частичному устранению помех в сети, что значительно ухудшает подавление шума.

В3: Можно ли использовать стандартный медный кабель для подключения термопары?

Нет. Требуется удлинитель термопары или компенсационный кабель — проводники должны соответствовать сплаву термопары или быть термоэлектрически эквивалентными ему. Любой медный спай в цепи термопары создает дополнительный термоэлектрический спай, который вносит погрешность измерения. Используйте экранированный удлинительный кабель для термопар, заземленный только на конце SM 331.

Вопрос 4. Доступны ли аппаратные прерывания при нарушении пределов?

Да. Если прерывания процесса разрешены в STEP 7, SM 331 запускает OB40, когда измеренное значение пересекает сконфигурированный верхний или нижний предел. OB40 получает номер канала и направление ограничения. OB82 срабатывает при обрыве провода и аппаратных неисправностях. Оба OB должны присутствовать в программе — отсутствие OB прерываний вызывает остановку процессора при срабатывании прерывания.

В5: Чем 7KF02 отличается от более простого 1KF00-0AB0?

1KF00 не изолирован, имеет более низкую стоимость и поддерживает только напряжение и ток — без термопары или термометра сопротивления. Используйте 1KF00 там, где все сигналы представляют собой напряжение или ток, установка электрически чиста и изоляция контура заземления не требуется. Используйте 7KF02, когда требуются входы термопары или термометра сопротивления, когда установка включает в себя частотно-регулируемые приводы или большие двигатели, когда приборы распределены по предприятию с разными точками заземления или когда требуется 14-битное разрешение.