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1.熱電偶的概述
1.1 熱電偶的工作原理
熱電偶和熱電阻一樣，都是用來測量溫度的。
熱電偶是將兩種不同金屬或合金金屬焊接起來，構成一個閉合回路，利用溫差電勢原理來測量溫度的，當熱電偶兩種
金屬的兩端有溫度差，回路就會產生熱電動勢，溫差越大，熱電動勢越大，利用測量熱電動勢這個原理來測量溫度。
結構示意圖如下：
注意：如上圖所示，熱電偶是有正負極性的，所以需要確保這些導線連接到正確的極性，否則將會造成明顯的測量誤
差
為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，安裝要求如下：
① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；
③ 補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離；
⑤ 熱電偶對于外界的干擾比較敏感，因此安裝還需要考慮屏蔽的問題。
1.2 熱電偶與熱電阻的區別
2. 熱電偶的類型和可用模板
2.1 熱電偶類型
根據使用材料的不同，分不同類型的熱電偶，以分度號區分，分度號代表溫度范圍，且代表每種分度號的熱電偶具體
多少溫度輸出多少毫伏的電壓，熱電偶的分度號有主要有以下幾種。
3. 熱電偶的補償接線
3.1 補償方式
熱電偶測量溫度時要求冷端的溫度保持不變，這樣產生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關系。若測量時冷端
的環境溫度變化，將嚴重影響測量的準確性，所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補償的措施。
由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到控制儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材
料，降低成本可以用補償導線延伸冷端到溫度比較穩定的控制室內，但補償導線的材質要和熱電偶的導線材質相同。
熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變
化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度變化造成的影響，補償方式見下表。 
3.2 各補償方式接線
3.2.1 內部補償
內部補償是在輸入模板的端子上建立參比接點，所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端，或通過補償導線間接的
連接到輸入端。每個通道組必須接相同類型的熱電偶，連接示意圖如下。
注 1：模板 6ES7 331-7KF02-0AB0 和 6ES7 331-7KB02-0AB0 需要短接補償端 COMP+(10)和 Mana(11)，其它模板無。
3.2.2 外部補償—補償盒
補償盒方式是通過補償盒獲取熱電偶的參比接點的溫度，但補償盒必須安裝在熱電偶的參比接點處。
補償盒必須單獨供電，電源模塊必須具有充分的噪聲濾波功能，例如使用接地電纜屏蔽。
補償盒包含一個橋接電路，固定參比接點溫度標定，如果實際溫度與補償溫度有偏差，橋接熱敏電阻會發生變化，產
生正的或者負的補償電壓疊加到測量電勢差信號上，從而達到補償調節的目的。
補償盒采用參比接點溫度為 0℃的補償盒，推薦使用西門子帶集成電源裝置的補償盒，訂貨號如下表。
圖 3 類型：熱電偶通過補償導線連接到參比接點，再用銅質導線連接參比接點和模板的輸入端子構成回路，同時由一
個補償盒對模板連接的所有熱電偶進行公共補償，補償盒的 9，8 端子連接到模板的補償端 COMP+(10)和 Mana(11)，
所以模板的所有通道必須連接同類型的熱電偶。
3.2.3 外部補償—熱電阻
熱電阻方式是通過外接電阻溫度計獲取熱電偶的參比接點的溫度，再由模板處理然后進行溫度補償，同樣熱電阻必須
安裝在熱電偶的參比接點處。
圖 5 類型：參比接點電阻溫度計 pt100 的四根線接到模板的 35，36，37，38 端子，對應（M+，M-，I+，I-），可測參
比接點出溫度范圍為-25℃到 85℃，
圖 6 S7-400 模板支持方式
圖 6 類型：參比接點電阻溫度計的四根線接到模板的通道 0，占用通道。
以上這兩種方式，參比接點到模板的線可以用銅質導線，由于做公共補償，只能接同類型的熱電偶。
從上表可以看出，300 的模板只支持參比接點的溫度為 0℃或 50℃兩種，而 400 的模板支持可變溫度范圍，且范圍大。
3.2.4 混合補償—熱電阻和固定溫度補償
另外，除單獨補償方式外，可以使用相同參比接點給多個模板，通過電阻溫度計進行外部補償，S7-400 的模板支持這
種方式，補償示意圖如下。
補償過程：如圖所示，模板 2 和 1 有公共的參比接點，模板 1 進行外部電阻溫度計補償方式，由 CPU 讀取 RTD 的溫
度，然后使用系統功能 SFC55(WR_PARM)將溫度值寫入到模板 2 中，模板 2 選擇固定溫度補償的方式。
SFC55 只能對模板的動態參數進行修改，模擬量輸入模板的靜態參數（數據記錄 0）和動態參數（數據記錄 1）的參數
及數據記錄 1 的結構如下：
4. 熱電偶的信號處理方式
4.1 硬件組態設置
首先要在硬件組態選擇與外部補償接線一致的 measuring type（測量類型），measuring range（測量范圍），
reference junction（參比接點類型）和 reference temperature（參比接點溫度）的參數，如下各圖所示。
對于 S7-300 的模板，組態如圖 10 和 11 所示，只需要選擇測量類型和測量范圍（分度類型），補償方式包含在測量類
型中。比如： 參比接點固定溫度補償方式，測量類型選擇 TC-L00C（參比接點溫度固定為 0℃） 或 TC-L50C（參比
接點溫度固定為 50℃），再選擇分度類型，組態就完成。
對于 S7-400 的模板，組態如圖 12 和 13 所示，測量類型中選擇 TC-L 方式，測量范圍中選擇與實際熱電偶類型一致的
分度號，參比接點的選擇。比如：參比接點固定溫度的方式，測量類型和測量范圍選擇完后，在參比接點選擇
ref.temp（參考溫度），然后在 reference temperature 框（參考溫度）內填寫參比接點的固定，組態就完成，或者是
共享補償方式，可以用 SFC55 動態傳輸溫度參數。
4.2 測量方式和轉換處理
表 13 測量方式各參數的說明及處理
注：測量方式中：I ：內部補償，E：外部補償，L：線性處理。
線性化方式（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
線性化方式下，由模板內部根據所選擇的熱電偶類型的特性進行線性處理，可以使用 L PIW xxx 直接讀入，則將獲得
十進制的溫度值，精度為 0.1。例如：讀進來的 十進制值為 2345，則對應的溫度值為 234.5℃。
非線性化方式（TC-I/E）
對于非線性化的設置，此設置類似 80Mv 的電壓測量，CPU 得到的是 0~27648 之間的一個十進制數值，即 0~80Mv 對
應 0~27648，需要轉換成相應 Mv 信號，然后通過對照表查找溫度。
綜上所述，如果想得到所測的溫度值，選擇線性化方式的設置比較方便；如果僅需要得到 Mv 信號，可以
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