TIA Temperaturmessung mittels PT100 (6ES7 331-7KF02-0AB0)

[Bjoen2102]

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Ja der Temperaturfühler ist im Freien. Nein draußen sind nur 9 grad keine 19. Sonnen schein nicht, ist bewölkt.
Die pin sind gebügelt, wenn ich die Leitung an pin 10, 11 wegnehmen ändert sich nichts. habe es noch mal auf keime gestellt
dann zeigt er nur 196 an keine 1960. was bedeutet das?

 

[Bjoen2102]

Im eingebauten Zustand? Ist schon Medium in der Leitung
Was meinst du damit?

 

[borromeus]

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Im eingebauten Zustand? Ist schon Medium in der Leitung
Was meinst du damit?

Sofern das PT100 nicht die Aussentemperatur misst wird es ja eingebaut sein- so meinte ich das.

 

[borromeus]

Ja der Temperaturfühler ist im Freien. Nein draußen sind nur 9 grad keine 19. Sonnen schein nicht, ist bewölkt.
Die pin sind gebügelt, wenn ich die Leitung an pin 10, 11 wegnehmen ändert sich nichts. habe es noch mal auf keime gestellt
dann zeigt er nur 196 an keine 1960. was bedeutet das?

siehe Beilage!

 

[Bjoen2102]

Ich habe den PT100 abgebaut und mit meinem Multimeter ins Gefrierfach gesteckt, da geht er auf 92,6 Ohm das sind ca. 18°C runter.
Bei Zimmertemperatur 106,5 Ohm das sind ca.19°C. Und Außen geht er auf 103,7 Ohm das sind ca. 9,5°C. Ich denke der PT100 ist in Ordnung.
Sehr komisch.

 

[PN/DP]

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Dann suche mal in Deiner Verdrahtung wo die knapp 4 Ohm zuviel entstehen. Schlechte Klemmen oder Aderendhülsen? 3-Leiter-Anschluß ist korrekt ausgeführt, auch direkt am PT100 verbunden?

Schließe mal den PT100 direkt an den Frontstecker der Analogbaugruppe an.
Schließe mal den PT100 an andere Eingänge/Kanäle der Analogbaugruppe an.
Ist noch weitere Verdrahtung an der Analogbaugruppe vorhanden? Schließe mal nur den PT100 und 24VDC und die Brücke 10-11-20 an.
Wenn möglich, versuche mal ein anderes 24VDC-Netzteil.

Harald

 

[Bjoen2102]

Ich habe den PT100 direkt an den Frontstecker angeschlossen läuft wunder paar.
Schließe ich den PT100 an die Leitung an bekomm ich wieder falsche Temperatur Werte.
Zum Test habe ich eine Ölfelx 3x1,5 genommen. Schon besser aber immer noch ein falscher Wert.
PT100 abgeklemmt und den Leitungswiderstand gemessen. Dieser liegt bei der Ölfelx Leitung bei 1,9 Ohm.
Ich dachte die Baugruppe kompensiert den Leitungswiderstand, irgendwie klappt das nicht:
Weis jemand warum?

 

[borromeus]

Ach... Du hast einen Fehler in der HW-Konfig.
Da kann man sicher 3 Leiter dezidiert einstellen!
Oder deine Schaltung ist trotz Überprüfung falsch!

Edit: hast Du die schrankinterne Verdrahtung geprüft?

 

[Bjoen2102]

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Also in der HW-Konfig. habe ich nichts zum einstellen gefunden. (anbei Fotos) Angeschlossen sollte auch alles richtig sein (anbei Fotos)
SF leuchtet, weil ich den Frontstecker abgezogen habe, bitte nicht wundern. Hast du borromeus die selbe karte auch schon verwendet und mit TIA programmiert?

1 L24
2 PT100 Rechts gemeinsamer
4 PT100 Rechts gemeinsamer
3/5 Pt100 Links
10/11 Masse
20 L0

 

[borromeus]

Dieselbe Karte haben wir schon >1000x eingesetzt.
allerdings vermutlich nur 200 Stk. PT100, wir verwenden meist Kopftransmitter in den letzten Jahren.

Mit TIA haben wir noch nie was gemacht. Vom Prinzip ist es aber dasselbe und ich denke Du hast alles richtig eingestellt.

 

[borromeus]

1 L24
2 PT100 Rechts gemeinsamer
4 PT100 Rechts gemeinsamer
3/5 Pt100 Links
10/11 Masse
20 L0

Aber Du gehst ja von dort auf eine Klemmleiste im Schrank und von dort zum PT100.
Es könnte ja gemeinerweise sein, dass da zwei entscheidende Drähte ausgekreuzt sind- zwischen Frontstecker und Klemmleiste.

 

[PN/DP]

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Ich dachte die Baugruppe kompensiert den Leitungswiderstand, irgendwie klappt das nicht:
Weis jemand warum?

Die Antwort findest Du in den von Dir in #1 im zweiten Bild gezeigten Baugruppendaten.

Bei "2- und 3- Leiteranschluss" erfolgt keine Kompensation der Leistungswiderstände.

Anscheinend ermittelt die Baugruppe den Leitungswiderstand aus der Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen Mx- (3) und ICx- (5). (Und berücksichtigt das Doppelte des gemessenen Wertes?).

Wenn möglich lege 4-adriges Anschlußkabel zum PT100.
Wenn nicht möglich: eventuell (aber unwahrscheinlich) ergibt sich der richtige Wert, wenn Du die zwei gleichen (langen) Drähte des PT100 an 3 und 5 anschließt und die Brücke im Schaltschrank an 2 und 4 machst.

Alternativ kompensiere die Leitungslänge rechnerisch um einen einmalig zu ermittelnden Korrekturwert:

L   %IW464:P
L   W#16#7FFF
==I
SPB Err1  //Drahtbruch

TAK       //AI-Wert zurück in AKKU1 (POP geht auch)
L   W#16#8000
==I
SPB Err2  //Kurzschluß

TAK       //AI-Wert zurück in AKKU1 (POP geht auch)
ITD
DTR
L   10.0
/R
L   9.5  //Korrekturwert in Grad
-R
T   %DB18.DBD48

TAK/POP: den %IW... nur einmal einlesen! Für mehrfache Verarbeitung kann man auch zuerst auf eine temporäre Variable umspeichern und dann immer wieder von der temporären Kopie laden.

Harald

 

[Bjoen2102]

Ich werde morgen die Ölfelx Leitung mal direkt an den Frontstecker anschließen, um eine Kreuzung auszuschließen.
Was wäre denn, wenn ich aus dem 3 Leiter Widerstand einen 4 Leiter Widerstand machen. Im Gehäuse sitzt der Widerstand auf einer Platine von den Lötpunkt gehen zwei Leiterbahnen zu 4 Leiterplattenklemmen, der rechte Widerstands-Anschluss ist dort als 3 Leiter gebrückt. Wenn ich den linken Widerstands-Anschluss auch brücke kann ich 4 adern anschließen.

 

[Bjoen2102]

so meine ich das.

 

[borromeus]

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Die Antwort findest Du in den von Dir in #1 im zweiten Bild gezeigten Baugruppendaten.

Anscheinend ermittelt die Baugruppe den Leitungswiderstand aus der Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen Mx- (3) und ICx- (5). (Und berücksichtigt das Doppelte des gemessenen Wertes.

Harald

Harald, die PT100 Messung funktioniert bei der 7KF02 auch mit 0,8er Drähten in 100m Entfernung- in 3Leiter Schaltung.

 

[PN/DP]

Harald, die PT100 Messung funktioniert bei der 7KF02 auch mit 0,8er Drähten in 100m Entfernung- in 3Leiter Schaltung.

Hmm, funktioniert schon - aber auch genau? Oder vielleicht mit Transmitter/Meßumformer?

Ich meine, bei uns ist wohl kein einziger PT100 in 4-Leiter-Schaltung verdrahtet. Die 331-7KF02 ist die bei uns am meisten verwendete Analogeingangs-Baugruppe. Daran haben wir auch etliche PT100 angeschlossen. Deshalb war ich gestern nachmittag beim Beitrag #3 noch der festen Meinung, die 7KF02 würde auch in 3-Leiter-Schaltung kompensieren. Nun nach Studium der Baugruppendaten bin ich aber von dem Hinweis etwas überrascht, daß bei 3-Leiter laut Handbuch nicht kompensiert wird. Deshalb habe ich mir mal ein paar Anlagen von uns angesehen und habe gefunden, daß wohl sämtliche PT100 an 7KF02 einen Kopftransmitter 4-20mA haben. Wenn pure PT100 bis zur SPs geführt werden dann an AI8xRTD 331-7PF01. Die 7PF01 kompensiert den Leitungswiderstand auch bei 3-Leiter-Schaltung.

Wir haben allerdings eine Gebäude-Lüftungsanlage, wo etliche pure PT100 an 331-7KF02 in 3-Leiter-Schaltung mit längeren Y(ST)Y-0,8 angeschlossen sind. Und siehe da - da habe ich vor Jahren nach Thermometervergleich die Wandlerwerte im Programm um 2 bis 13 Grad nach unten korrigiert, weil ein Umbau auf 4-Leiter-Schaltung aus Platzgründen für die zusätzlich benötigten Klemmen sehr aufwendig geworden wäre. Jetzt fällt es mir wieder ein

Harald

 

[PN/DP]

Was wäre denn, wenn ich aus dem 3 Leiter Widerstand einen 4 Leiter Widerstand machen. [...]
Wenn ich den linken Widerstands-Anschluss auch brücke kann ich 4 adern anschließen.

4-Leiter-Schaltung sollte Dein Problem beseitigen.
Du mußt keine Brücke löten, man kann auch 2 Drähte in einer Klemme anschließen.

Harald

 

[borromeus]

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Deshalb war ich gestern nachmittag beim Beitrag #3 noch der festen Meinung, die 7KF02 würde auch in 3-Leiter-Schaltung kompensieren.
Harald

Also das denke ich noch immer, weil wir einige Anlagen im Pharmabereich haben wo die dort jährlich alle Messmittel kalibrieren müssen.
Bei 1K Abweichung- und das ist bei einem PT100 nicht viel- fällt man da durch.
Also ich probiere das jetzt aus!

 

[borromeus]

Also das denke ich noch immer, weil wir einige Anlagen im Pharmabereich haben wo die dort jährlich alle Messmittel kalibrieren müssen.
Bei 1K Abweichung- und das ist bei einem PT100 nicht viel- fällt man da durch.
Also ich probiere das jetzt aus!

Korrigiere, dort hängen die PT100 auf einer 431-er Baugruppe mit dezidierter Einstellung 3-Leiter.

Harald hat recht:
7KF02 kann nur 4Leiter (oder 2Leiter)
1KF02 kann nur 3Leiter (oder 2Leiter)
7PF01 kann 3Leiter und 4Leiter
korrekt messen.

 

[PN/DP]

331-7KF02 Kompensation des Leitungswiderstands nur bei 4-Leiteranschluss

So, ich hab' die Siemens-Angaben zur Kompensation des Leitungswiderstands bei der 331-7KF02 wiedergefunden

Eigentlich ist klar: weil man bei der 331-7KF02 nicht parametrieren kann, ob der PT100 in 4-Leiter- oder 3-Leiter-Anschluß angeschlossen ist, weiß die Baugruppe nicht, ob der festgestellte Leitungswiderstand 1x oder 2x rausgerechnet werden muß. Man kann nur die Messart RTD-4L parametrieren (RTD-3L gibt es nicht) --> die Kompensation des Leitungswiderstands durch die Baugruppe ist deshalb nur bei tatsächlichem 4-Leiter-Anschluß korrekt.

Dieser Zusammenhang ist leider in keiner mir bekannten Siemens-Dokumentation explizit erwähnt. Und in den Dokumentationen vor 2006 findet man gar keine deutlichen Aussagen; lediglich die Angabe daß für PT100 die Messart RTD-4L parametrierbar ist. (die 331-7KF02 gibt es seit 2001)


Im Gerätehandbuch "S7-300 Baugruppendaten" erst ab Ausgabe 2013 steht eindeutig

Anschluss: 2-, 3- und 4-Leiteranschluss von Widerstandsgebern oder Thermowiderständen
(Bild)
4-Leiteranschluss
3-Leiteranschluss, ohne Kompensation der Leitungswiderstände
2-Leiteranschluss, ohne Kompensation der Leitungswiderstände

Bild 6-15 Prinzipschaltbild und Anschlussbild

Hinweis
...
Bei "2- und 3- Leiteranschluss" erfolgt keine Kompensation der Leistungswiderstände.

Dieser extra Hinweis (inklusive Schreibfehler) steht in allen Baugruppendaten-Handbüchern ab Ausgabe 2006.


Speziell für die 331-7KF02 gibt es Handbücher "Getting Started", welche sehr ausführlich den elektr. Anschluß, die Parametrierung und die Programmierung erklären.

Im "Getting Started Teil 2: Spannung und PT100" findet man zwar einerseits irreführende unpräzise Aussagen wie
(rote Markierungen der fehlerhaften Aussagen von mir)

Bei 4-Leiter- und 3-Leiteranschluss liefert die Baugruppe über die Klemmen Ic+ und Ic- einen Konstantstrom, der den Spannungsabfall der Messleitungen kompensiert.
...
Hinweis
Messungen mit 4-Leiter- bzw. 3-Leiteranschluss liefern aufgrund der Kompensation ein genaueres Messergebnis als Messungen mit 2-Leiteranschluss.

andererseits findet man auf Seite 7-10 neben einer weiteren Falschaussage aber endlich eindeutige konkrete Angaben:

7.3.6 Einfluss der PT100-Verdrahtung auf die Analogwertdarstellung

Die Verdrahtung des PT 100 hat einen bedeutenden Einfluss auf die Messwerterfassung.
Die Verbindungsleitungen von der SM331 Baugruppe zum PT100-Thermometer haben einen Widerstand, der abhängig ist vom Leitungsmaterial, der Länge und dem Leitungsquerschnitt.
Wenn Sie diesen Leitungswiderstand kompensieren wollen, dann müssen Sie den 4-Leiteranschluss oder 3-Leiteranschluss auswählen.

Messen Sie die Umgebungstemperatur mit den 3 PT100 und einem Leitungswiderstand von 5 Ohm (170m Kupferleitung 0,6mm2). Sie erhalten folgende Messwerte:

Einfluss der Verdrahtung auf die Temperaturerfassung
[TABLE="class: evenrow, width: 600"]
[TR]
[TD]PT100
Anschlussvariante
[/TD]
[TD]Umgebung
Temperatur
[/TD]
[TD]Analogwert
Darstellung
[/TD]
[TD]gemessene
Temperatur
[/TD]
[TD]Absoluter
Fehler
[/TD]
[/TR]

[TR]
[TD]4-Leitungen
[/TD]
[TD]17,0°C
[/TD]
[TD]00AA Hex.
[/TD]
[TD]17,0°C
[/TD]
[TD]0°C
[/TD]
[/TR]

[TR]
[TD]3-Leitungen
[/TD]
[TD]17,0°C
[/TD]
[TD]013C Hex.
[/TD]
[TD]31,6°C
[/TD]
[TD]14,6°C
[/TD]
[/TR]

[TR]
[TD]2-Leitungen
[/TD]
[TD]17,0°C
[/TD]
[TD]01BD Hex.
[/TD]
[TD]44,5°C
[/TD]
[TD]27,5°C
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Hinweis
Der Leitungswiderstand steigt nicht mit der Temperatur. Dieser bleibt konstant.

Nun ist eindeutig: bei der 331-7KF02 wird nur bei 4-Leiteranschluss der Leitungswiderstand korrekt kompensiert. Bei 3-Leiteranschluss oder 2-Leiteranschluss muß man den Leitungswiderstand selbst im Anwenderprogramm rechnerisch kompensieren.
Eigentlich macht es keinen Unterschied ob man 3-Leiteranschluss oder 2-Leiteranschluss ausführt - bei beiden Anschlußarten muß man selber kompensieren/korrigieren/kalibrieren.


Die Aussagen gelten übrigens auch für die 331-7KB02 (AI2x12Bit, 2 AI), welche die gleiche Elektronik enthält. Die 331-7KF02 (AI8x12Bit, 8 AI) unterscheidet sich zur 331-7KB02 im Grunde nur dadurch, daß auf der gleichen Leiterplatte für 410,- EUR Aufpreis eine Handvoll Widerstände und Kleinteile mehr bestückt sind.


PS: daß bei der 331-7KF02 die Leitungswiderstand-Kompensation nur bei 4-Leiteranschluss funktioniert war auch hier schon mal Thema

Harald