Seite 1 ___________________ Analogwertverarbeitung Vorwort ___________________ Wegweiser Dokumentation Wissenswertes aus der ___________________ Analogtechnik SIMATIC ___________________ Analogwertdarstellung S7-1500, ET 200MP, ET 200SP, Anschließen von ___________________ ET 200AL, ET 200pro, ET 200eco PN Messwertgebern Analogwertverarbeitung ___________________ Thermoelemente Funktionshandbuch Anschließen von ___________________ Lasten/Aktoren ___________________ Unterstützte Funktionen...
Seite 2: Rechtliche Hinweise
Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden. Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk ® gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann. Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft.
Seite 3: Vorwort
● Kenntnisse im Umgang mit STEP 7 (TIA Portal) Gültigkeitsbereich der Dokumentation Das vorliegende Handbuch gilt als Grundlagendokumentation für alle Analogeingabemodule und Analogausgabemodule der Produktfamilien S7-1500, ET 200MP, ET 200SP, ET 200AL, ET 200pro und ET 200eco PN. Änderungen gegenüber der Vorgängerversion Gegenüber der Vorgängerversion (Ausgabestand 12/2013) enthält das vorliegende...
Seite 4 Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt- Updates zu informieren. Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht.
Seite 5: Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis Vorwort ..............................3 Wegweiser Dokumentation ........................7 Wissenswertes aus der Analogtechnik ....................9 Überblick ........................... 9 Genauigkeit/Auflösung ......................13 Analogwerte normieren ......................17 Analogwerte denormieren ....................... 19 Linearitätsfehler ........................21 Wiederholgenauigkeit ......................22 Gebrauchs- und Grundfehlergrenze ..................23 Temperaturfehler ........................25 Störfrequenzunterdrückung ....................
Seite 6 Inhaltsverzeichnis Anschließen von Messwertgebern ......................65 Überblick ..........................65 Anschließen von Analogeingaben mit MANA-Anschluss ............67 Anschließen von Analogeingaben ohne MANA-Anschluss ........... 68 Anschließen von Spannungsgebern ..................69 Anschließen von Stromgebern ....................70 Anschließen von Thermowiderständen und Widerständen ........... 72 Anschließen von Thermoelementen ..................
Seite 7: Wegweiser Dokumentation
Die Dokumentation der SIMATIC Produkte ist modular aufgebaut und enthält Themen rund um Ihr Automatisierungssystem. Die kompletten Dokumentationen für die Systeme S7-1500, ET 200MP, ET 200SP, ET 200AL, ET 200pro und ET 200eco PN bestehen aus dem jeweiligen Systemhandbuch, Funktionshandbüchern und Gerätehandbüchern.
Seite 8 Blitzschutz • Analogmodul Gerätehandbuch des entsprechenden Ana- Anschließen • logmoduls Parameter • Technische Daten • Parameterdatensatz • Analogwerttabellen • SIMATIC Handbücher Im Internet (http://www.siemens.com/automation/service&support) finden Sie alle aktuellen Handbücher zu SIMATIC Produkten zum kostenlosen Download. Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...
Seite 9: Wissenswertes Aus Der Analogtechnik
Wissenswertes aus der Analogtechnik Überblick Einleitung Ziel dieses Kapitels ist es, Ihnen ausgehend von den Grundlagen der Analogtechnik die wichtigsten Kenngrößen von Analogein- und Analogausgabemodulen zu erläutern. Die auf den folgenden Seiten gegebenen Erklärungen und Beispiele sollen einen Bezug zu den jeweiligen Handbüchern des verwendeten Analogmoduls herstellen und Ihnen somit den Umgang mit diesen erleichtern.
Seite 10 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.1 Überblick Messwertgeber Steuerungen können analoge Werte nur in Form von Bitmustern verarbeiten. Dazu erfassen an das Analogmodul anschließbare Messwertgeber physikalische Größen, z. B. Druck oder Temperatur. Dieser analoge Wert wird vom Analogeingabemodul in Form von Strom, Spannung oder Widerstand gemessen.
Seite 11 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.1 Überblick Analog-Digital-Wandlung Eine CPU verarbeitet Informationen nur in digitaler Form. Daher wird der analoge Wert in ein Bitmuster gewandelt. Die Wandlung erfolgt durch einen in das Analogeingabemodul integrierten ADU (Analog-Digital-Umsetzer). Bei den SIMATIC Produkten wird das Ergebnis dieser Wandlung für die CPU immer als ein Wort mit 16 bit aufbereitet.
Seite 12 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.1 Überblick Wichtige Kenngrößen von Analogmodulen Für die Auswahl des geeigneten Analogmoduls sind neben der Messart und des Messbereichs vor allem seine Genauigkeit, Auflösung und Wandlungszeit von Bedeutung. Für manche Einsatzbereiche, z. B. Anlagen mit großer räumlicher Ausdehnung, spielen auch noch die Gleichtaktspannung (Common Mode) bzw.
Seite 13: 2.2 Genauigkeit/Auflösung
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.2 Genauigkeit/Auflösung Genauigkeit/Auflösung Die Auflösung eines Analogmoduls ist abhängig vom eingesetzten Wandler und dessen externer Beschaltung. Das zu erfassende bzw. auszugebende Analogsignal wird durch eine Treppenkurve angenähert. Die Auflösung gibt an, in wie viele Inkremente sich der Analogwert auf dieser Treppenkurve unterteilt.
Seite 14: Messbereiche
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.2 Genauigkeit/Auflösung Messbereiche Die SIMATIC S7 unterscheidet bei der Darstellung des Messbereichs zwischen dem Nennbereich, dem Über- bzw. Untersteuerungsbereich und dem Über- bzw. Unterlauf. Durch diese Unterscheidung lässt sich erkennen, ob sich der Messwert in dem in den technischen Daten festgelegten Messbereich befindet, oder ob eine Messbereichsüberschreitung vorliegt.
Seite 15 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.2 Genauigkeit/Auflösung Über- und Untersteuerungsbereich Bei Regelungsvorgängen mit hohen Signalsprüngen kann es vorkommen, dass die Einschwingkurve des Signals bis zum Erreichen des Sollwerts kurzzeitig den Nennbereich verlässt. Der Über- bzw. Untersteuerungsbereich stellt dabei sicher, dass während des Verlassens des Nennbereichs kein Fehler gemeldet wird.
Seite 16: Zusammenhang Zwischen Auflösung Und Genauigkeit
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.2 Genauigkeit/Auflösung Zusammenhang zwischen Auflösung und Genauigkeit Um eine bestimmte Genauigkeit (Gebrauchsfehler) zu erreichen, muss eine bestimmte Auflösung gegeben sein. Beispiel Messfehler durch die Digitalisierung bei einer Auflösung von 8 und 14 bit Der Messbereich eines Analogmoduls geht von 0 bis 10 V. Eine Auflösung von 8 bit stellt insgesamt 256 Werte dar.
Seite 17: Analogwerte Normieren
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.3 Analogwerte normieren Analogwerte normieren Normierung Für die Weiterverarbeitung der digitalisierten Analogwerte ist es häufig erforderlich, anstelle von Inkrementen (z. B. 10 V = 27648 Inkremente) die tatsächliche Prozessgröße zu berechnen. Die Umrechnung eines Wertebereichs (z. B. -27648 bis +27648 Inkremente) auf die ursprüngliche physikalische Größe (z.
Seite 18 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.3 Analogwerte normieren Unipolare und bipolare Messbereiche Im Beispiel erfolgte die Messung des Füllstands innerhalb eines bipolaren Messbereichs. Dabei liefert der Messwertgeber neben positiver auch negative Spannung. Da hierbei das Volumen des Tanks auf den Bereich von -27648 bis +27648 Inkrementen abgebildet wird, erfolgt die Messung des Füllstands mit doppelter Auflösung (Δ) im Vergleich zum unipolaren Messbereich.
Seite 19: Analogwerte Denormieren
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.4 Analogwerte denormieren Analogwerte denormieren Denormierung Zur Ausgabe von normierten Analogwerten ist es häufig erforderlich, den vom Anwenderprogramm berechneten Analogwert in den Wertebereich des analogen Ausgabemoduls umzurechnen. Diese Umrechnung wird als Denormierung oder Deskalierung bezeichnet. Denormierungsbausteine STEP 7 bietet für die Denormierung von Analogwerten den geeigneten Programmbaustein.
Seite 20 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.4 Analogwerte denormieren Unipolare und bipolare Messbereiche Das folgende Bild zeigt die Normierung für ein Stellglied, dass bei einem Programmwert von 0 % mit dem minimalen Wert 0 (0 V oder 0 mA) und bei 100 % (+27648) mit maximalem Wert (10 V oder 20 mA) angesteuert wird.
Seite 21: Linearitätsfehler
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.5 Linearitätsfehler Linearitätsfehler Definition Linearität kennzeichnet die Abweichung der tatsächlichen A/D- oder D/A-Wandlung von der idealen Geraden innerhalb eines spezifischen Messbereichs. Der Linearitätsfehler ist dabei das Maß für die Abweichung der realen Übertragungsfunktion von der idealen Geraden. In den technischen Daten wird die Abweichung als ein Prozentwert bezogen auf den Nennbereich des Analogmoduls angegeben.
Seite 22: 2.6 Wiederholgenauigkeit
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.6 Wiederholgenauigkeit Wiederholgenauigkeit Definition Die Wiederholgenauigkeit kennzeichnet die maximale Abweichung der Mess-/Ausgabewerte bei gleichem Eingangssignal bzw. Ausgabewert, wenn zwischenzeitlich ein anderer Wert angelegt bzw. ausgegeben wurde. Dabei bleiben andere Parameter unverändert, z. B. der Parameter Temperatur. Die Wiederholgenauigkeit bezieht sich auf den Nennbereich des Moduls und gilt für den temperaturmäßig eingeschwungenen Zustand.
Seite 23: Gebrauchs- Und Grundfehlergrenze
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.7 Gebrauchs- und Grundfehlergrenze Gebrauchs- und Grundfehlergrenze Einleitung Im Folgenden ist erläutert, wie Sie mithilfe der technischen Daten die Gebrauchsfehlergrenze bzw. Grundfehlergrenze und somit den Mess- bzw. Ausgabefehler bestimmen. Durch die Worst-Case-Auslegung ist sichergestellt, dass das Modul im gesamten zulässigen Betriebsbereich den spezifizierten Wert nicht überschreitet.
Seite 24 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.7 Gebrauchs- und Grundfehlergrenze Grundfehlergrenze Die Grundfehlergrenze ist der gesamte Mess- bzw. Ausgabefehler im Nennbereich bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C und temperaturmäßig eingeschwungenem Zustand. Da in Anlagen in den seltensten Fällen eine konstante Umgebungstemperatur von 25 °C vorherrscht, ist die Grundfehlergrenze des Moduls ein eher theoretischer Wert.
Seite 25: Temperaturfehler
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.8 Temperaturfehler Beispiel für die Bestimmung des Ausgabefehlers Ein Analogausgabemodul wird zur Spannungsausgabe im Bereich von 0 bis 10 V eingesetzt. Das Modul arbeitet bei einer Umgebungstemperatur von 30 °C. Damit gilt die Gebrauchsfehlergrenze. Die technischen Daten des Moduls sagen aus: ●...
Seite 26: Gebrauchsfehlergrenzen Der Kompensation
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.8 Temperaturfehler Gebrauchsfehlergrenzen der Kompensation Der Temperaturfehler der Kompensation der Vergleichsstellentemperatur tritt nur bei der Messung mit Thermoelementen auf. Wenn die Betriebsart "Interne Vergleichsstelle" gewählt ist, addiert sich der Temperaturfehler der Kompensation zum eigentlichen Temperaturfehler hinzu. In den technischen Daten wird der Temperaturfehler der Kompensation entweder in Prozent, bezogen auf den physikalischen Nennbereich des Analogmoduls oder als Absolutwert in °C angegeben.
Seite 27: Störfrequenzunterdrückung
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.9 Störfrequenzunterdrückung Störfrequenzunterdrückung Definition Die Störfrequenzunterdrückung in Analogeingabemodulen unterdrückt die Störungen, die durch die Frequenz des verwendeten Wechselspannungsnetzes hervorgerufen werden. Die Frequenz des Wechselspannungsnetzes kann sich besonders bei der Messung in kleinen Spannungsbereichen und bei Thermoelementen störend auf den Messwert auswirken.
Seite 28 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.9 Störfrequenzunterdrückung Verwendete Netzfrequenzen Die Netzfrequenz ist die innerhalb eines Stromnetzes verwendete Frequenz zur elektrischen Energieversorgung durch Wechselspannung. Sie besitzt die Einheit Hertz und gibt die Anzahl der Schwingungen eines periodischen Signals pro Sekunde an. Bei einer Netzfrequenz von z.
Seite 29: Gleichtaktstörungen (Ucm)
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.10 Gleichtaktstörungen (UCM) 2.10 Gleichtaktstörungen (UCM) Definition Gleichtaktstörungen sind Störspannungen und -ströme auf den Verbindungsleitungen zwischen elektrischen Geräten und Anlagenteilen. Sie breiten sich mit gleicher Phasenlage und Amplitude sowohl in der Hinleitung als auch in der Rückleitung aus. Um eine tatsächliche Störung des Nutzsignals zu bewirken, ist ein weiterer Stromweg nötig.
Seite 30 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.10 Gleichtaktstörungen (UCM) Beispiel Das folgende Bild eines Analogmoduls mit zwei Eingängen (Ch ) zeigt in die Eingänge eingekoppelte Störspannungen (U ) sowie eine zwischen diesen Eingängen eingekoppelte Störspannung (U ). Die Gleichtaktstörunterdrückung (Common Mode Rejection) beschreibt, wie weit diese Störsignale unterdrückt werden. Sie ergibt sich aus der folgenden Formel: CMR [dB] = 20 ·...
Seite 31: Gegentaktstörungen (Usm)
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.11 Gegentaktstörungen (USM) 2.11 Gegentaktstörungen (USM) Definition Gegentaktstörungen sind Störspannungen und -ströme auf den Verbindungsleitungen, die sich darauf gegensinnig ausbreiten. Sie besitzen in Hin- und Rückleitung entgegengesetzte Richtungen. Gegentaktströme rufen an der Empfängerimpedanz einen Spannungsabfall hervor, der als Störspannung wirkt. Ursachen Gegentaktstörungen entstehen durch kapazitive oder induktive Kopplung.
Seite 32: Störspannungsunterdrückung
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.12 Störspannungsunterdrückung Hinweis Die Angabe der Gegentaktstörunterdrückung (SMR) finden Sie unter dem Eintrag "Gegentaktstörung" in den technischen Daten des Gerätehandbuchs Ihres verwendeten Analogmoduls. Die Höhe des Eingangswiderstands (R ) ist ebenfalls in den technischen Daten angegeben. 2.12 Störspannungsunterdrückung Definition...
Seite 33 Messwert lediglich um 0,01 V verfälscht. Hinweis Störsicherer Aufbau Störgrößen lassen sich durch einen störsicheren Aufbau mit guter Erdung und Schirmung erheblich reduzieren. Eine ausführliche Beschreibung zur Vermeidung von Störungen finden Sie im Funktionshandbuch Steuerungen störsicher aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59193566). Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...
Seite 34: Gleichtaktstörunterdrückung
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.12 Störspannungsunterdrückung Gleichtaktstörunterdrückung Die folgende Tabelle zeigt mögliche Angaben zur Gleichtaktstörunterdrückung in den technischen Daten eines Analogeingabemoduls: Störspannungsunterdrückung für f = n x (f1 ± 1 %), (f1 = Störfrequenz), n = 1, 2, ... Gleichtaktstörung >...
Seite 35: Übersprechen Zwischen Den Kanälen
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.13 Übersprechen zwischen den Kanälen 2.13 Übersprechen zwischen den Kanälen Begriffsherkunft In der Nachrichtentechnik bezeichnete der Begriff des Übersprechens (engl. Crosstalk/XT) ursprünglich die unerwünschte Einkopplung von Sprachsignalen zwischen den Kabeladern zweier unterschiedlicher Fernsprechteilnehmer. Definition Das Übersprechen zwischen Signalkanälen bezeichnet eine gegenseitige Beeinflussung zweier unabhängiger Kanäle durch Leckströme, kapazitive oder induktive Verkopplungen.
Seite 36: Beispiel Übersprechdämpfung
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.13 Übersprechen zwischen den Kanälen Beispiel Übersprechdämpfung Die Angabe "Übersprechen zwischen den Eingängen" eines achtkanaligen Analogeingabemoduls in den technischen Daten lautet z. B. -100 dB bei einem Messbereich auf Kanal 1 von -10 V bis +10 V. Eine Spannung mit einer Amplitude von 10 V liegt an. Betrachtet werden soll nun, welcher Fehler sich an Kanal 0 (Messbereich ±10 V) und Kanal 2 (Messbereich ±80 mV) durch Übersprechen ergibt.
Seite 37: Diagnose
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.14 Diagnose 2.14 Diagnose Diagnosearten bei Analogmodulen SIMATIC Analogmodule sind in der Lage, Fehler zu diagnostizieren. Für Analogmodule stehen in STEP 7 unterschiedliche Diagnosearten zur Verfügung. Beachten Sie, dass die projektierbaren Parameter je nach verwendetem Analogmodul und Produktfamilie variieren. Weitere Informationen zu den Diagnosearten finden Sie im jeweiligen Gerätehandbuch Ihres verwendeten Analogeinabe- bzw.
Seite 38 Tabelle 3- 3 Projektierbare Diagnosearten eines Analogeingabemoduls in Abhängigkeit von der Messart "Spannung" Fehlende Drahtbruch Überlauf Unterlauf Gleichtakt- Vergleichs- Kurzschluss Versorgungs- (1 bis 5 V) fehler stelle spannung L+ S7-1500 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200MP ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200SP ✓...
Seite 39 Tabelle 3- 5 Projektierbare Diagnosearten eines Analogeingabemoduls in Abhängigkeit von der Messart "Strom (2-Draht-Messumformer)" Fehlende Drahtbruch Überlauf Unterlauf Gleichtakt- Vergleichs- Kurzschluss Versorgungs- (4 bis 20 mA) fehler stelle spannung L+ S7-1500 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200MP ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200SP ✓...
Seite 40 Tabelle 3- 8 Projektierbare Diagnosearten eines Analogeingabemoduls in Abhängigkeit von der Messart "Widerstand (2- Leiteranschluss)" Fehlende Drahtbruch Überlauf Unterlauf Gleichtakt- Vergleichs- Kurzschluss Versorgungs- fehler stelle spannung L+ S7-1500 ✓ ✓ ET 200MP ✓ ✓ ET 200SP ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200AL ✓...
Seite 41 Tabelle 3- 11 Projektierbare Diagnosearten eines Analogeingabemoduls in Abhängigkeit von der Messart "Thermowider- stand (2-Leiteranschluss)" Fehlende Drahtbruch Überlauf Unterlauf Gleichtakt- Vergleichs- Kurzschluss Versorgungs- fehler stelle spannung L+ S7-1500 ✓ ET 200MP ✓ ET 200SP ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200AL ✓ ✓ ✓...
Seite 42 2.14 Diagnose Diagnose Analogausgabemodule Tabelle 3- 13 Projektierbare Diagnosearten eines Analogausgabemoduls in Abhängigkeit von der Messart "Spannung" Fehlende Drahtbruch Überlauf Unterlauf Kurzschluss Überlast Versorgungs- spannung nach S7-1500 ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200MP ✓ ✓ ✓ ✓ ET 200SP ✓...
Seite 43: Fehlende Versorgungsspannung L
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.14 Diagnose Fehlende Versorgungsspannung L+ Wenn Sie eine fehlende oder zu geringe Versorgungsspannung L+ am Analogmodul diagnostizieren wollen, aktivieren Sie das Optionskästchen "Fehlende Versorgungsspannung L+". Wenn keine Versorgungsspannung mehr anliegt oder zu niedrig ist, werden Sie über die Status- und Fehleranzeige am Analogmodul darauf hingewiesen. Durch den Eintrag im Diagnosepuffer steht diese Information zusätzlich dazu auch der CPU zur Verfügung.
Seite 44 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.14 Diagnose Drahtbruch bei Analogausgabemodulen Zur Erkennung eines Drahtbruchs wird das ausgegebene Analogsignal verwendet. Bei zu niedrigen Strömen ist es nicht mehr möglich, Drahtbruch zuverlässig zu diagnostizieren. Die Diagnose schaltet sich in einem solchen Fall ab, ohne dass sich dabei der Diagnosezustand ändert.
Seite 45 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.14 Diagnose Gleichtaktfehler Die Auswahl des Optionskästchens "Gleichtakt" diagnostiziert eine Überschreitung der zulässigen Potenzialdifferenz U . Eine Überschreitung der zulässigen Potenzialdifferenz liegt z. B. zwischen dem Bezugspunkt der Messeingänge und der analogen Masse M vor. Mögliche Gründe hierfür sind: ●...
Seite 46 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.14 Diagnose Kurzschluss Die Auswahl des Optionskästchens "Kurzschluss" aktiviert die Kurzschlussdiagnose eines Analogkanals. Die Diagnose wird bei Überlastung des Kanals ausgelöst. Mögliche Gründe hierfür sind: ● Verdrahtungsfehler (z. B. Kurzschluss zwischen einzelnen Leitern an den Anschlussstellen oder im Kabelverlauf) ●...
Seite 47: Wertstatus
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.15 Wertstatus Überlast Die Auswahl des Optionskästchens "Überlast" aktiviert die Diagnose der thermischen Überwachung der Ausgangsstufe. Die Diagnose "Überlast" wird bei Überschreitung der zulässigen Temperatur am Ausgang ausgelöst und kanalweise detektiert. Mögliche Gründe für eine Überschreitung der zulässigen Temperatur sind: ●...
Seite 48 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.15 Wertstatus Beispiel Wertstatus eines Analogeingabemoduls freigeben Um den Wertstatus eines Analogeingabemoduls freizugeben, gehen Sie folgendermaßen vor: ● Wählen Sie in STEP 7 das gewünschte Analogmodul aus. ● Wählen Sie "AI-Konfiguration" im Register "Eigenschaften" des Analogmoduls. ●...
Seite 49 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.15 Wertstatus Auskunft, ob z. B. der vom Anwenderprogramm vorgegebene Ausgangswert auch tatsächlich an der Klemme des Moduls ansteht (0= Wert ist ungültig; 1= Wert ist gültig). Auftreten eines Fehlers Wenn z. B. an einem Analogeingabemodul Drahtbruch auftritt, wird der aktuelle Signalzustand in das Prozessabbild eingetragen und der Wertstatus des Signals auf "ungültig"...
Seite 50: Wandlungszeit Eines Analogmoduls
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.16 Wandlungszeit eines Analogmoduls 2.16 Wandlungszeit eines Analogmoduls Grundwandlungszeit und Wandlungszeit eines Analogeingabekanals Die Grundwandlungszeit ist die von einem einzelnen Kanal für die Wandlung von Analogwerten minimal benötigte Zeit. Neben der Grundwandlungszeit besteht die eigentliche Wandlungszeit eines Kanals in Abhängigkeit des verwendeten Analogeingabemoduls aus: ●...
Seite 51: Zykluszeit Eines Analogmoduls
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.17 Zykluszeit eines Analogmoduls Wandlungszeit bei High-Speed-Analogmodulen High-Speed-Analogmodule (HS-Module) sind auf eine schnelle Verarbeitung der Signale ausgelegt. Daher stehen bei HS-Modulen weniger Diagnose- und Messarten als bei Standard-Modulen (ST-Modulen) zur Verfügung. Weitere Informationen zu HS-Modulen finden Sie im Kapitel High-Speed-Analogmodule (Seite 112). 2.17 Zykluszeit eines Analogmoduls Definition...
Seite 52: Einschwing- Und Antwortzeit Der Analogausgabemodule
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.18 Einschwing- und Antwortzeit der Analogausgabemodule 2.18 Einschwing- und Antwortzeit der Analogausgabemodule Einschwing- und Antwortzeiten geben Auskunft darüber, wie schnell die spezifizierte Analogausgangsgröße am Analogausgang ansteht und für den Prozess verfügbar ist. Antwortzeit Die Antwortzeit für einen neuen Ausgabewert ist definiert als die Zeit vom Anliegen eines digitalen Ausgabewerts im internen Speicher des Moduls bis zum Erreichen des auszugebenden Werts am Analogausgang (mit einem Restfehler von 1 %).
Seite 53: Übernahmezeit
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.18 Einschwing- und Antwortzeit der Analogausgabemodule Übernahmezeit Neue Ausgabewerte werden von der CPU/IM (Interface Module) in den internen Speicher des Analogausgabemoduls eingetragen. Die Zeit, die dafür benötigt wird, wird nicht von der CPU/IM bestimmt. Die Wandlung dieser Ausgabewerte erfolgt asynchron zu deren Anliegen im Übergabespeicher.
Seite 54: Glättung
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.19 Glättung 2.19 Glättung Einsatz der Glättung Die meisten Analogeingabemodule bieten die Möglichkeit, eine Glättung des Messsignals in STEP 7 zu parametrieren. Die Glättung von Analogwerten reduziert den Einfluss von Störsignalen. Eine Glättung ist sinnvoll bei langsamen Messwertänderungen, z. B. Temperaturmessungen.
Seite 55 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.19 Glättung Beispiel 1: Lineare Glättung Das folgende Bild zeigt in Abhängigkeit von der eingestellten Glättung, nach wie vielen Modulzyklen (k) bei einer Sprungantwort der geglättete Analogwert zu 100 % vorliegt. Dies gilt für jeden Signalwechsel am Analogeingang. ①...
Seite 56: Beispiel 2: Exponentielle Glättung
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.19 Glättung Beispiel 2: Exponentielle Glättung Das folgende Bild zeigt die Sprungantwort der eingestellten Glättung in Abhängigkeit von der Anzahl der Modulzyklen. ① keine Glättung (k = 1) ② schwache Glättung (k = 4) ③ mittlere Glättung (k = 16) ④...
Seite 57: Bürde Bei 2-Draht-Messumformern
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.20 Bürde bei 2-Draht-Messumformern 2.20 Bürde bei 2-Draht-Messumformern 2-Draht-Messumformer 2-Draht-Messumformer sind Stromgeber, welche die Messgröße in ein Stromsignal von 4 bis 20 mA umwandeln. Der Messumformer wird über zwei Anschlussleitungen mit einem Ausgangsstrom von mindestens 4 mA versorgt. Weitere Informationen über die Anschlussarten von 2-Draht-Messumformern an Analogeingabemodule finden Sie im Kapitel Anschließen von Stromgebern (Seite 70).
Seite 58 Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.20 Bürde bei 2-Draht-Messumformern Beispiel 1: Einbindung eines Messumformers in den Stromkreis Gemäß den technischen Daten des verwendeten 2-Draht-Messumformers benötigt dieser mindestens eine Versorgungsspannung (U ) von 8,5 V. Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes können Sie den Widerstand des verwendeten Messumformers (R ) bei einem 2DMU Strom von 20 mA berechnen.
Seite 59: Berechnung Des Zulässigen Spannungsabfalls
Wissenswertes aus der Analogtechnik 2.20 Bürde bei 2-Draht-Messumformern Beispiel 2: Einbindung eines Messumformers und weiterer Geräte Wenn in einer Stromschleife mehrere Messgeräte in Reihe geschaltet sind, darf die Summe aller angeschlossenen Widerstände den Wert der maximal zulässigen Bürde nicht überschreiten. Wenn Sie einen 2-Draht-Messumformer mit einer Versorgungsspannung von 8,5 V angeschlossen haben, müssen Sie den Widerstand des zusätzlich angeschlossenen ②...
Seite 60: Analogwertdarstellung
Analogwertdarstellung Überblick Umwandlung von Analogwerten Die Analogwerte werden nur in digitalisierter Form von der CPU verarbeitet. Analogeingabemodule wandeln das analoge Signal in einen digitalen Wert für die Weiterverarbeitung durch die CPU um. Analogausgabemodule wandeln den digitalen Ausgabewert von der CPU in ein analoges Signal um.
Seite 61 Analogwertdarstellung 3.1 Überblick Beispiel Im folgenden Beispiel sehen Sie, wie bei geringerer Auflösung die niederwertigsten Stellen mit "0" beschrieben werden: ● Das Modul mit einer Auflösung von 16 bit kann die Werte in Schritten von einer Einheit inkrementieren (2 = 1). ●...
Seite 62: Darstellung Der Eingabebereiche
Analogwertdarstellung 3.2 Darstellung der Eingabebereiche Darstellung der Eingabebereiche In den folgenden Tabellen finden Sie die digitalisierte Darstellung der Eingabebereiche, getrennt nach bipolaren und unipolaren Eingabebereichen. Die Auflösung beträgt 16 bit. Die Zuordnung der Werte zu den konkreten Messwerten der jeweiligen Messbereiche finden Sie in den Gerätehandbüchern zum jeweiligen Analogeingabemodul.
Seite 63: Darstellung Der Ausgabebereiche
Analogwertdarstellung 3.3 Darstellung der Ausgabebereiche Darstellung der Ausgabebereiche In den folgenden Tabellen finden Sie die digitalisierte Darstellung der Ausgabebereiche, getrennt nach bipolaren und unipolaren Ausgabebereichen. Die Auflösung beträgt 16 bit. Die Zuordnung der Werte zu den konkreten Ausgabewerten der jeweiligen Messbereiche finden Sie in den Gerätehandbüchern zum jeweiligen Analogausgabemodul.
Seite 64 Analogwertdarstellung 3.3 Darstellung der Ausgabebereiche Wert dez. Ausgabe- Datenwort Bereich wert in % 27648 100,000 Nennbereich 0,003617 0,000 0,000 Minimaler Ausga- bewert** * Bei Vorgabe von Werten > 32511 wird der Ausgabewert in Abhängigkeit des verwendeten Moduls auf 117,589 % bzw. 0 % (0,0 V / 0,0 mA) begrenzt.
Seite 65: Anschließen Von Messwertgebern
Analogeingänge anschließen. Konkrete Anschlussmöglichkeiten sind im Gerätehandbuch des jeweiligen Moduls beschrieben. Eine ausführliche Beschreibung zu Leitungsführung, Schirmung von Leitungen, Potenzialausgleich usw. finden Sie im Funktionshandbuch Steuerungen störsicher aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59193566). Anschließbare Messwertgeber an Analogeingänge Sie können an die Analogeingabemodule je nach Messart folgende Messwertgeber anschließen: ●...
Seite 66 Anschließen von Messwertgebern 4.1 Überblick Verwendete Abkürzungen in den Bildern Die Abkürzungen in den nachfolgenden Bildern haben folgende Bedeutungen: Analogeingabemodul Anschluss für Masse Anschluss für Versorgungsspannung Messeingang Kanal n Stromausgang Bestromung Thermowiderstand (RTD) Kanal n Spannungseingang Kanal n Stromeingang Kanal n COMP+/COMP- Kompensationseingang Stromausgang Bestromung Kompensation...
Seite 67: Anschließen Von Analogeingaben Mit Mana-Anschluss
Anschließen von Messwertgebern 4.2 Anschließen von Analogeingaben mit MANA-Anschluss Anschließen von Analogeingaben mit MANA-Anschluss Bei den Analogeingabemodulen mit M -Anschluss sind die Bezugspotenziale der Messeingänge und der zentrale Erdungspunkt voneinander elektrisch getrennt. Begrenzte Potenzialdifferenz U (Isolationsspannung) Beachten Sie, dass zwischen dem Bezugspunkt der analogen Masse M und dem zentralem Erdungspunkt der zulässige Potenzialunterschied U nicht überschritten wird.
Seite 68: 4.3 Anschließen Von Analogeingaben Ohne Mana-Anschluss
Anschließen von Messwertgebern 4.3 Anschließen von Analogeingaben ohne MANA-Anschluss ① Potenzialausgleichsleitung ② Erdungssammelleitung ③ Zentraler Erdungspunkt Bild 5-1 Beispiel: Bezugspotenzial für Analogeingabemodule mit M -Anschluss Anschließen von Analogeingaben ohne MANA-Anschluss Bei den Analogeingabemodulen ohne M -Anschluss sind die Bezugspotenziale der Messeingänge und der zentrale Erdungspunkt voneinander elektrisch getrennt.
Seite 69: 4.4 Anschließen Von Spannungsgebern
Anschließen von Messwertgebern 4.4 Anschließen von Spannungsgebern Wenn Sie sicherstellen wollen, dass der zulässige Wert U nicht überschritten wird, dann verlegen Sie Potenzialausgleichsleitungen zwischen den Bezugspunkten der Messeingänge bzw. bei der ET 200eco PN und ET 200pro zwischen den Bezugspunkten der Messeingänge und M.
Seite 70: Anschließen Von Stromgebern
Anschließen von Messwertgebern 4.5 Anschließen von Stromgebern Anschließen von Stromgebern Stromgeber gibt es in Form von 2-Draht-Messumformern und 4-Draht-Messumformern. Im Folgenden zeigen wir Möglichkeiten, wie Stromgeber mit Spannung versorgt werden können. 2-Draht-Messumformer mit Versorgung über Modul anschließen Der 2-Draht-Messumformer wandelt die Messgröße in einen Strom um. Dem 2-Draht- Messumformer wird die Versorgungsspannung über die Klemmen des Analogeingabemoduls kurzschlusssicher zugeführt.
Seite 71: Draht-Messumformer Am Analogeingang 4-Draht-Messumformer Anschließen
Anschließen von Messwertgebern 4.5 Anschließen von Stromgebern 2-Draht-Messumformer am Analogeingang 4-Draht-Messumformer anschließen Das folgende Bild zeigt, wie Sie alternativ zur Anschlussart des vorherigen Bildes einen 2-Draht-Messumformer auch aus der Versorgung L+ des Moduls versorgen können. Wenn Sie diese Anschlussart verwenden, dann müssen Sie in STEP 7 die Messart "Strom (4- Draht-Messumformer)"...
Seite 72: Anschließen Von Thermowiderständen Und Widerständen
Anschließen von Messwertgebern 4.6 Anschließen von Thermowiderständen und Widerständen Anschließen von Thermowiderständen und Widerständen Bei einer Widerstandsmessung liefert das Modul über die Klemmen I + und I - einen Konstantstrom. Der Konstantstrom wird über den zu messenden Widerstand geführt und dann als Spannungsabfall gemessen.
Seite 73 Anschließen von Messwertgebern 4.6 Anschließen von Thermowiderständen und Widerständen 3-Leiteranschluss eines Thermowiderstands Je nach Modul ist es erforderlich, dass Sie beim 3-Leiteranschluss an Modulen mit 4 Klemmen (pro Kanal) eine Brücke zwischen M - und I - (siehe folgendes Bild) oder eine Brücke zwischen M + und I + einlegen.
Seite 74: Anschließen Von Thermoelementen
Anschließen von Messwertgebern 4.7 Anschließen von Thermoelementen Anschließen von Thermoelementen Einleitung Thermoelemente werden vorwiegend betriebsfertig geliefert. Schutzfassungen verhindern z. B. die Zerstörung der Thermopaare durch mechanische Kräfte. Ausgleichsleitungen Die zu den jeweiligen Thermoelementen gehörenden Ausgleichsleitungen sind durch besondere Kennfarben gekennzeichnet, da zu jedem Thermoelement jeweils nur die aus passendem Material bestehende Ausgleichsleitung verwendet werden darf.
Seite 75 Anschließen von Messwertgebern 4.7 Anschließen von Thermoelementen Weitere Informationen Weitere Informationen wie z. B. Auswahl und Arbeitsweise von Thermoelementen finden Sie im Kapitel Thermoelemente (Seite 76). Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...
Seite 76: Thermoelemente
Thermoelemente Auswahl von Thermoelementen Einleitung Thermoelemente sind elektrische Vorrichtungen zur präzisen Temperaturmessung. Sie bestehen aus zwei ungleichen Metallen, die an einem Punkt miteinander verbunden sind. Ein auf diesen Punkt wirkende Temperatur erzeugt eine Spannungsdifferenz, aus der die Temperatur errechnet werden kann. Thermoelemente messen Temperaturen über einen weiten Bereich und werden in sehr robusten Ausführungen angeboten.
Seite 77: Typ Und Temperaturbereich
Thermoelemente 5.1 Auswahl von Thermoelementen Typ und Temperaturbereich Durch die unterschiedlichen Werkstoffzusammensetzungen ergeben sich verschiedene Typen von Thermoelementen. Hinweis Physikalisch bedingt haben Thermoelemente außerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs eine hohe Messungenauigkeit. Setzen Sie Thermoelemente nur in dem Temperaturbereich ein, der vom Hersteller spezifiziert ist. Die folgende Tabelle zeigt den Typ, die Materialzusammensetzung und den Temperaturmessbereich verschiedener Thermoelemente: Materialzusammensetzung...
Seite 78: Aufbau Und Arbeitsweise Von Thermoelementen
Thermoelemente 5.2 Aufbau und Arbeitsweise von Thermoelementen Aufbau und Arbeitsweise von Thermoelementen Aufbau von Thermoelementen Ein Thermoelement besteht aus dem Thermopaar (Messfühler) und den jeweils erforderlichen Einbau- und Anschlussteilen. Zwei Drähte aus unterschiedlichen Metallen/Metall-Legierungen werden an den Enden miteinander verschweißt (heißes Ende). Die Schweißstelle wird Messstelle genannt, während die freien Enden des Thermopaars als Anschlussstelle bezeichnet werden.
Seite 79 Thermoelemente 5.2 Aufbau und Arbeitsweise von Thermoelementen Arbeitsweise von Thermoelementen Wird die Messstelle einer anderen Temperatur ausgesetzt als die freien Enden des Thermopaars (Anschlussstelle), entsteht zwischen den freien Enden eine Spannung, die Thermospannung. Die Höhe der Thermospannung hängt ab von der Differenz zwischen der Temperatur der Messstelle und der Temperatur an den freien Enden sowie von der Art der Werkstoffkombination des Thermopaars.
Seite 80: Kompensation Der Vergleichsstellentemperatur
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.1 Überblick Einleitung Sie haben verschiedene Möglichkeiten, die Vergleichsstellentemperatur zu erfassen, um aus der Temperaturdifferenz zwischen Vergleichsstelle und Messstelle einen korrekten Temperaturwert zu erhalten. Je nachdem wo (örtlich) Sie die Vergleichsstelle benötigen, stehen Ihnen die verschiedenen Kompensationsmöglichkeiten zur Auswahl.
Seite 81 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Kompensationsmöglich- Erläuterung Anwendungsfall / Besonderheit keiten Referenzkanal des Moduls Eigenschaften Sie erfassen die Temperatur direkt • an der Vergleichsstelle. Bei dieser Kompensation wird die Temperatur der Vergleichsstelle mit einem externen Thermowi- Die gemessenen Temperaturen • derstand (RTD) ermittelt.
Seite 82 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Kompensationsmöglich- Erläuterung Anwendungsfall / Besonderheit keiten Dynamische Referenztem- Eigenschaften Sie setzen mehrere Module an der • peratur Vergleichsstelle ein und können Bei dieser Kompensation wird die Temperatur der Vergleichsstelle über ein Modul ermittelt. Diesen deshalb alle Kanäle über einen ge- Temperaturwert übergeben Sie im Anwenderpro- meinsamen Temperaturwert kom- gramm über einen Datensatz an weitere Module.
Seite 83: Kompensation Über Interne Vergleichsstelle
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.2 Kompensation über interne Vergleichsstelle Funktionsweise Bei der Kompensation über interne Vergleichsstelle liegt die Vergleichsstelle an den Klemmen des Analogeingabemoduls. Schließen Sie dazu die Thermoelemente oder die Ausgleichsleitungen direkt an die Eingänge des Moduls an. Der interne Temperatursensor erfasst die Temperatur des Moduls und liefert eine Kompensationsspannung.
Seite 84: Anschluss Von Thermoelementen
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Anschluss von Thermoelementen Schließen Sie die Thermoelemente direkt oder über Ausgleichsleitungen an die Eingänge des Moduls an. ① Thermoelement ohne Ausgleichsleitung ② Thermoelement mit Ausgleichsleitung ③ Ausgleichsleitung (gleiches Material wie Thermoelement) ④ Interne Vergleichsstelle Bild 6-3 Beispiel: Anschluss Thermoelemente für Kompensation über interne Vergleichsstelle Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...
Seite 85: Kompensation Über Referenzkanal Des Moduls
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.3 Kompensation über Referenzkanal des Moduls Funktionsweise Bei dieser Kompensation wird die Temperatur der Vergleichsstelle mit einem externen Thermowiderstand (RTD) ermittelt. Einige Module besitzen einen eigenen Referenzkanal. Vorgehen Notwendige Schritte beim Parametrieren: 1. Öffnen Sie das Projekt in STEP 7. 2.
Seite 86: Anschluss Von Thermoelement/Thermowiderstand
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Anschluss von Thermoelement/Thermowiderstand Verbinden Sie das Thermoelement direkt bzw. mit Ausgleichsleitungen an der Vergleichsstelle mit den Zuleitungen. Die Zuleitungen schließen Sie an die entsprechenden Klemmen des Moduls an. Schließen Sie den Thermowiderstand über Zuleitungen aus beliebigem Material an die entsprechenden Klemmen des Moduls an.
Seite 87: Kompensation Referenzkanal Der Gruppe 0
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.4 Kompensation Referenzkanal der Gruppe 0 Funktionsweise Bei dieser Kompensation wirkt ein Kanal mit angeschlossenem Thermowiderstand (RTD) eines Moduls als "Referenztemperatur-Sender", andere Kanäle mit angeschlossenen Thermoelementen können mit dieser Referenztemperatur kompensiert werden (Referenztemperatur-Empfänger). Die gemessenen Temperaturen aller Kanäle (Empfänger), die Sie für diese Kompensationsart projektiert haben, werden um den Temperaturwert der Vergleichsstelle (Sender) automatisch kompensiert.
Seite 88 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 6. Für die Kanäle, die Sie als Empfänger bestimmen: Wählen Sie als "Messart" den Wert "Thermoelement". Wählen Sie als "Vergleichsstelle" den Wert "Referenzkanal der Gruppe 0" aus. Bild 6-7 Empfänger: Referenzkanal der Gruppe 0 Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...
Seite 89 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Anschluss von Thermoelement/Thermowiderstand Das folgende Beispiel zeigt: ● ein Analogmodul mit Thermowiderstand als Referenztemperatur-Sender und ● zwei Analogmodule mit Thermoelement als Referenztemperatur-Empfänger. Verbinden Sie die Thermoelemente direkt bzw. mit Ausgleichsleitungen an der Vergleichsstelle mit den Zuleitungen. Die Zuleitungen schließen Sie an die entsprechenden Klemmen des Moduls an.
Seite 90: Kompensation Über Feste Referenztemperatur
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.5 Kompensation über feste Referenztemperatur Funktionsweise Bei dieser Kompensation wird die Temperatur der Vergleichsstelle als fester Wert im Modul hinterlegt. Vorgehen Notwendige Schritte beim Parametrieren: 1. Öffnen Sie das Projekt in STEP 7. 2. Markieren Sie in der Gerätesicht das gewünschte Analogmodul. 3.
Seite 91 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Temperaturverhältnisse bei Einstellung "Feste Referenztemperatur" Das folgende Bild zeigt die Anschlussmöglichkeiten von Thermoelementen unter der Voraussetzung, dass die Temperatur des Moduls (z. B. durch Einbau in einen klimatisierten Schaltschrank) auf einer festen Referenztemperatur (20 °C) gehalten wird. Die Vergleichsstelle befindet sich im Modul.
Seite 92 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Das folgende Bild zeigt die Anschlussmöglichkeiten von Thermoelementen unter der Voraussetzung, dass die Temperatur der Vergleichsstelle (außerhalb des Moduls) auf eine feste Referenztemperatur (20 °C) gehalten wird. ① Thermoelement mit Ausgleichsleitung und Zuleitung ② Ausgleichsleitung (gleiches Material wie Thermoelement) ③...
Seite 93: Kompensation Über Dynamische Referenztemperatur
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.6 Kompensation über dynamische Referenztemperatur Funktionsweise Durch diese Kompensationsart können Sie den Temperaturwert der Vergleichsstelle zur Temperaturkompensation über das Anwenderprogramm hantieren. Der Temperaturwert kann z. B. von einem beliebigen anderen Modul der Station herangezogen werden. Dazu wird die Vergleichsstellentemperatur mit der Anweisung WRREC (SFB 53) über Datensätze übertragen.
Seite 94 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Analogmodul zur Erfassung der Prozesstemperatur mittels Thermoelement (TC) Notwendige Schritte beim Parametrieren: 1. Öffnen Sie das Projekt in STEP 7. 2. Markieren Sie in der Gerätesicht jeweils das gewünschte Analogmodul und den entsprechenden Kanal. 3. Wählen Sie im Inspektorfenster des ausgewählten Moduls das Register "Allgemein". 4.
Seite 95 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Analogmodul zur Messung der Vergleichsstellentemperatur mittels Thermowiderstand (RTD) Notwendige Schritte beim Parametrieren: 1. Öffnen Sie das Projekt in STEP 7. 2. Markieren Sie in der Gerätesicht jeweils das gewünschte Analogmodul und den entsprechenden Kanal. 3. Wählen Sie im Inspektorfenster des ausgewählten Moduls das Register "Allgemein". 4.
Seite 96 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Anschluss von Thermoelement/Thermowiderstand Schließen Sie im Fall der Temperaturkompensation über dynamische Referenztemperatur z. B. die Thermoelemente über Zuleitungen an die Eingänge des Moduls an. Die Temperatur wird in diesem Fall an der Vergleichsstelle mit einem Thermowiderstand (RTD) ermittelt. Die so ermittelte Vergleichsstellentemperatur wird mit der Anweisung WRREC über Datensätze an das Analogmodul mit Thermoelement übertragen.
Seite 97: Keine" Bzw. Externe Kompensation
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.7 "Keine" bzw. externe Kompensation Funktionsweise Die Vergleichsstellentemperatur der Thermoelemente wird außerhalb des Analogeingabemoduls gemessen, z. B. über eine Kompensationsdose am Thermoelement. Die Temperatur der Vergleichsstelle wird bei dieser Kompensationsart mit 0° C festgelegt. Die Kompensationsdose enthält eine Brückenschaltung, die für eine bestimmte Vergleichsstellentemperatur (Abgleichtemperatur) abgeglichen ist.
Seite 98 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Anschluss der Kompensationsdose Die Kompensationsdose wird in die Zuleitungen eines einzelnen Thermoelements eingeschleift. Die Kompensationsdose muss potenzialfrei versorgt werden. Das Netzteil muss eine ausreichende Störfilterung besitzen, z. B. durch eine geerdete Schirmwicklung. Jeder Kanal kann unabhängig von den anderen Kanälen einen möglichen, vom Analogmodul unterstützten, Thermoelementtyp benutzen.
Seite 99: Kompensationsart Rtd (0)
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur 5.3.8 Kompensationsart RTD (0) Funktionsweise Die Vergleichsstellentemperatur wird über die Messung des Widerstandswerts eines Pt1000 an der Klemmstelle des Kompensationssteckers M12 ermittelt. Die Widerstandsmessung ist nur an der Rundbuchse X1 (Kanal 0) zulässig. Alle Kanäle des Moduls mit dieser Kompensationsart erhalten die gleiche Vergleichsstellentemperatur.
Seite 100: Anschlussbeispiel
Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Anschlussbeispiel Anschluss mit M12 Kompensationsstecker Schließen Sie das Thermoelement direkt bzw. mit Ausgleichsleitungen am M12 Kompensationsstecker an. Montieren Sie den M12 Kompensationsstecker auf die Rundbuchse X1 (Kanal 0) des CM IO 4 x M12 am 4 AI TC High Feature. Anschluss ohne M12 Kompensationsstecker Um die Vergleichsstellentemperatur zu erfassen, schließen Sie über Kupferleitungen einen externen Pt1000 (mit α...
Seite 101 Thermoelemente 5.3 Kompensation der Vergleichsstellentemperatur Das folgende Bild zeigt ein Anschlussbeispiel "RTD (0)" als Vergleichsstelle mit externem Thermowiderstand Pt1000: ① M12 Stecker nur auf Rundbuchse X1 ② Externes Pt1000 (α = 0,003851) im Bereich der Vergleichsstelle mit Kupferleitungen an den Klemmen 1 und 3.
Seite 102: Anschließen Von Lasten/Aktoren
Analogausgänge anschließen. Konkrete Anschlussmöglichkeiten sind im Gerätehandbuch des jeweiligen Moduls beschrieben. Eine ausführliche Beschreibung zu Leitungsführung, Schirmung von Leitungen, Potenzialausgleich etc. finden Sie im Funktionshandbuch Steuerungen störsicher aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59193566). Verwendete Abkürzungen in den Bildern Die Abkürzungen in den nachfolgenden Bildern haben folgende Bedeutungen: Analogausgabemodul Anschluss für Masse...
Seite 103: Anschließen Von Lasten/Aktoren
Anschließen von Lasten/Aktoren 6.2 Anschließen von Lasten/Aktoren Anschließen von Lasten/Aktoren Bezugspotenzial für Analogausgabemodule mit M -Anschluss Bei den Analogausgabemodulen besteht keine galvanische Verbindung zwischen dem Bezugspunkt der analogen Masse M und dem zentralen Erdungspunkt. Beachten Sie, dass zwischen dem Bezugspunkt der analogen Masse M und dem zentralem Erdungspunkt der zulässige Potenzialunterschied U nicht überschritten wird.
Seite 104 Anschließen von Lasten/Aktoren 6.2 Anschließen von Lasten/Aktoren Bezugspotenzial für Analogausgabemodule ohne M -Anschluss Bei den Analogausgabemodulen besteht keine galvanische Verbindung zwischen den Bezugspunkten der Analogausgabekreise und dem zentralen Erdungspunkt. Beachten Sie, dass zwischen den Bezugspunkten der Analogausgabekreise und dem zentralem Erdungspunkt der zulässige Potenzialunterschied U nicht überschritten wird.
Seite 105: Unterstützte Funktionen
Unterstützte Funktionen Kalibrierung von Analogmodulen 7.1.1 Überblick Kalibrierung Eine Kalibrierung überprüft die vom Analogeingabemodul gemessenen bzw. vom Analogausgabemodul ausgegebenen Prozesswerte, stellt deren Abweichung von den tatsächlichen Werten fest und kompensiert die Mess- bzw. Ausgabefehler. Kalibrierung von Analogmodulen Die Analogmodule der SIMATIC werden vor ihrer Auslieferung kalibriert und besitzen eine sehr hohe Langzeitstabilität, so dass eine Kalibrierung im laufenden Betrieb nicht notwendig ist.
Seite 106: Analogmodule Kalibrieren
Unterstützte Funktionen 7.1 Kalibrierung von Analogmodulen Funktionsumfang Die Gruppe "Kalibrierung" bietet Ihnen die folgenden Funktionen: ● Feststellen der aktuellen Kalibrierung aller Kanäle ● Kalibrieren eines Kanals ● Abbrechen eines laufenden Kalibriervorgangs ● Rücksetzen der Kalibrierung eines Kanals auf die Werkseinstellungen 7.1.2 Analogmodule kalibrieren Manuelle Kalibrierung...
Seite 107 Unterstützte Funktionen 7.1 Kalibrierung von Analogmodulen Vorgehen Nach dem Start der Funktion "Kalibrierung" erscheint die Grundmaske der Kalibrierung. Nach jeder neuen Anwahl eines Kanals liest das Modul folgende allgemeine Auskunftsdaten und Kalibrierwerte: ● Kalibrierung: Zeigt an, ob es sich bei den aktuell wirkenden Kalibrierwerten um Werkskalibrierwerte oder um Anwenderkalibrierwerte handelt.
Seite 108 Unterstützte Funktionen 7.1 Kalibrierung von Analogmodulen Während der Anwenderkalibrierung werden die benötigten Kalibrierwerte des gewählten Kanals entsprechend dem Messbereich, der für diesen Kanal parametriert wurde, neu festgelegt. Hinweis Die Kalibrierung kann sowohl in der Betriebsart RUN als auch in der Betriebsart STOP der CPU erfolgen.
Seite 109 Unterstützte Funktionen 7.1 Kalibrierung von Analogmodulen ● Befehl: Das Feld "Befehl" zeigt, welche Aktionen der Anwender selbst bei dem aktuellen Kalibrierungsschritt durchführen muss. Führen Sie die hier angegebenen Aktionen aus und bestätigen Sie anschließend mit der Schaltfläche "Weiter". Das Modul führt nun die für den aktuellen Kalibrierungsschritt erforderlichen Aktionen aus.
Seite 110: Kalibriervorgang Abbrechen
Unterstützte Funktionen 7.1 Kalibrierung von Analogmodulen 7.1.3 Kalibriervorgang abbrechen Voraussetzung ● Sie haben die Ansicht "Online & Diagnose" für das markierte Analogmodul aus dem Projektkontext aufgerufen und befinden sich im Bereich "Funktionen > Kalibrierung". ● Die zugehörige CPU ist online. ●...
Seite 111 Unterstützte Funktionen 7.1 Kalibrierung von Analogmodulen Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...
Seite 112: High-Speed-Analogmodule
High-Speed-Analogmodule Grundlagen Für hohe Anforderungen bezüglich Leistung und Geschwindigkeit stehen dem Anwender High-Speed-Analogmodule (HS) zur Verfügung. Hauptmerkmal dieser HS-Analogmodule gegenüber Standard-Analogmodulen (ST) sind kürzere Zykluszeiten. Um das zu erreichen, verfügen die Ein- und Ausgabemodule über Bauelemente mit extrem kurzen Durchlauf- und Wandlungszeiten.
Seite 113 High-Speed-Analogmodule 8.1 Grundlagen Sendetakte Wenn Sie Taktsynchronität projektieren, werden die Ein- bzw. Ausgabedaten zeitlich innerhalb eines Sendetakts (Zyklus) synchronisiert. Die Daten der Eingabemodule werden im Zyklus n zeitgleich erfasst und ins IM übertragen. Im Zyklus n+1 liegen die Daten in der CPU vor und können verarbeitet werden.
Seite 114 High-Speed-Analogmodule 8.1 Grundlagen Da die Subtakte prinzipiell innerhalb eines Sendetakts liegen müssen, benötigt Oversampling im Gegensatz zum 3-Zyklen-Modell der Taktsynchronität jeweils einen zusätzlichen Sendetakt zum Kopieren der Daten in das IM. Dadurch ergibt sich ein 5-Zyklen- Modell. ① Sendetakt wird in Subtakte unterteilt, die jeweils den Messwert erfassen ②...
Seite 115: Zykluszeit Eines Analogeingabemoduls
High-Speed-Analogmodule 8.1 Grundlagen Zykluszeit eines Analogeingabemoduls Wenn Sie bei HS-Modulen die Systemeigenschaft "Taktsynchronität" projektiert haben, werden alle Analogeingabemodule auf einen gemeinsamen Zeitpunkt innerhalb des ① Sendetakts (Zyklus) synchronisiert . Die Zykluszeit setzt sich aus folgenden Zeitabschnitten zusammen: t ① Synchronisationszeitpunkt für alle Analogeingabemodule im taktsynchronen Betrieb und gleichzeitig Zeitpunkt des in diesem Zyklus gewandelten Eingangssignals an der Klemme ②...
Seite 116: Zykluszeit Eines Analogausgabemoduls
High-Speed-Analogmodule 8.1 Grundlagen Zykluszeit eines Analogausgabemoduls Bei den Analogausgabemodulen bezieht sich der Synchronisationszeitpunkt auf den ② Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers . Da bei Ausgabemodulen die Impedanz des angeschlossenen Aktors samt der Anschlussleitung nicht bekannt sind, diese aber einen wesentlichen Einfluss auf die Signallaufzeit haben, kann die Einschwingzeit nicht als ein fester Wert einberechnet werden.
Seite 117 High-Speed-Analogmodule 8.1 Grundlagen Typische Einsatzfälle Grundsätzlich bietet sich die Taktsynchronität überall dort an, wo Messwerte synchron erfasst, Bewegungen koordiniert und Prozessreaktionen definiert und gleichzeitig erfolgen müssen. Somit sind die Einsatzgebiete der Taktsynchronität sehr vielfältig. Typische Anwendungen sind beispielsweise die zeit- bzw. positionsgenaue Erfassung von Binärsignalen zur Qualitätssicherung.
Seite 118: St-Module Vs Hs-Module
High-Speed-Analogmodule 8.2 ST-Module vs HS-Module ST-Module vs HS-Module Das folgende Kapitel gibt Ihnen einen Überblick über weitere wichtige Unterschiede zwischen Standard- und High-Speed-Analogmodulen. Bei den angegebenen Zahlenwerten handelt es sich um Beispiele ausgewählter Module. Beachten Sie, dass die Angaben von Modul zu Modul variieren können.
Seite 119 High-Speed-Analogmodule 8.2 ST-Module vs HS-Module Analogeingaben mit Integrierenden Verfahren sind universell einsetzbar. Zwar muss auch bei diesen Analogeingaben die Verkabelung sorgfältig ausgelegt werden, dennoch sind die Anforderungen aufgrund ihrer langsameren und prinzipiell störunempfindlicheren Signal- erfassung nicht in der Größenordnung der momentanwertwandelnden Analogeingaben. Bild 9-6 Während bei der Momentanwertwandlung eine Störung unmittelbar den an die Applikati- on gelieferten Wert beeinflusst, ist deren Einfluss beim Integrierenden Verfahren gering.
Seite 120 ● Verwendung von geschirmten und paarweise verdrillten Leitungen ● niederimpedanter Anschluss des Kabelschirms an den jeweiligen Schirmauflagen ● kurze Leitungsschleife zwischen Schirmauflage und Klemmenanschluss Hinweis Störungssicherer Aufbau Beachten Sie insbesondere bei Verwendung von HS-Modulen die im Funktionshandbuch Steuerungen störsicher aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59193566) genannten Hinweise. Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...
Seite 121 High-Speed-Analogmodule 8.2 ST-Module vs HS-Module Einfluss der Last auf die Einschwingzeit Die mit Analogausgabemodulen erreichbaren Einschwingzeiten auf den Sollwert sind unter anderem abhängig von der anliegenden Last. Um die schnellen Wandlungszeiten ausnutzen zu können, sind bei HS-Modulen nur kleine, in den Technischen Daten angegebene, Lasten zulässig (z.
Seite 122: Einfluss Der Leitungslänge Auf Die Einschwingzeit
High-Speed-Analogmodule 8.2 ST-Module vs HS-Module Einfluss der Leitungslänge auf die Einschwingzeit Lange Leitungen zwischen Signalquelle und Modul bieten eine Angriffsfläche für Störungen. Daher gilt speziell für HS-Module, die Leitungen so kurz wie möglich zu halten. Leitungen haben eine kapazitive und induktive Komponente und üben so auch Einfluss auf das Einschwingverhalten des Signals aus.
Seite 123 High-Speed-Analogmodule 8.2 ST-Module vs HS-Module Einfluss des Wertsprungs auf die Einschwingzeit Das folgende Bild zeigt den Einfluss der Höhe des Wertsprungs zwischen unterschiedlichen Ausgabewerten auf die Einschwingzeit bei Analogausgabemodulen. Die gestrichelte Linie gibt an, zu welchem Zeitpunkt das Signal den Sollwert erreicht hat. Je höher der Wertsprung ist, desto später erreicht das Signal den Sollwert.
Seite 124: Index
Index Dokumentation zusätzliche, 7 Drahtbruch, 43 Drehzahl, 9 Abkürzungen, 66, 102 Drift, 25 Aktoren, 11, 102, 103 Druck, 9 Analogausgabemodule, 60, 103 Dynamische Referenztemperatur Analogeingabemodule, 60, 65 Übersicht, 82 Analogwertdarstellung, 60 binäre Darstellung Ausgabebereiche, 63 binäre Darstellung Eingabebereiche, 62, 63 Analogwertumwandlung, 60 Antwortzeit, 52 Einschwingzeit, 53...
Seite 125 Index Grundkenntnisse Materialzusammensetzung erforderliche, 3 von Thermoelementen, 77 Grundwandlungszeit, 50 Messbereiche GSD-Datei, 49 Nennbereich, 44 Gültigkeitsbereich Überlauf, 44 der Dokumentation, 3 Übersteuerungsbereich, 44 Unterlauf, 44 Untersteuerungsbereich, 44 Messstelle, 78 Messumformer, 70 High-Speed-Analogmodule 2-Draht, 57, 70 Taktsynchronität, 112 4-Draht, 71 Messwertgeber anschließen, 65, 70 Spannungsgeber, 10, 69 Interne Vergleichsstelle, 83...
Seite 126 Index Referenzkanal des Moduls Übersicht, 81 Vergleichsstelle, 78 RTD (0) Vergleichsstellentemperatur, 80 Übersicht, 82 Vorzeichen (VZ), 60 S7-1500, 7 Wandlung Sensoren, analog-digital, 11, 21, 51 Signale digital-analog, 11, 21 analoge, 9 Wandlungszeit, 27, 50, 53 binäre, 9 Weitere Unterstützung, 4...
Seite 127 Index Analogwertverarbeitung Funktionshandbuch, 06/2014, A5E03461438-AC...

Diese Anleitung auch für:

Et 200mp Et 200eco pn Et 200pro Et 200sp Et 200al

Siemens S7-1500 Handbuch

1 Wegweiser Dokumentation

3 Analogwertdarstellung

4 Anschließen von Messwertgebern

5 Thermoelemente

6 Anschließen von Lasten/Aktoren

7 Unterstützte Funktionen

8 High-Speed-Analogmodule

Quicklinks

Fehlerbehebung

Verwandte Anleitungen für Siemens S7-1500

Inhaltszusammenfassung für Siemens S7-1500

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