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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：
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精确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 |
| S7-300 | 6ES7 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 | |
| S7-400 | 6ES7 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 |
| S7-300 | 6ES7 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） | |
| S7-400 | 6ES7 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