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 信号的性质 测量范围 热电阻 电阻信号 低温检测 热电偶 电压信号 高温检测 材料 一种金属材双金属材料在（两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金料（温度敏属的两端产生电动势差） 感变化的金属材料） 测量原理 电阻随温度基于热电效应来测量温度 变化的性质来测量 内部补偿和外部补偿 补偿方式 3线制和4线制接线 电缆接点要求 电阻直接接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，然后入可以更精用铜制导线接到模板 确的避免线路的的损耗 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(℃) 0~1820 0~2315 -270~1000 -210~1200 -270~1372 两种金属材料 铂铑—铂铑 B型 C型 E型 J型 K型 钨3稀土—钨26 稀土 镍铬—铜镍 铁—铜镍 镍铬—镍硅 L型 N型 R型 S型 T型 U型 -200~900 -270~1300 -50~1769 -50~1769 -270~400 -270~600 铁—铜镍 镍铬硅—镍硅 铂铑—铂 铂铑—铂 铜—铜镍 铜—铜镍 表2 分度号对照表
2.2可用的模板
CPU类型 S7-300 模板类型 支持热电偶类型 6ES7 331-7KF02-0AB0（8点） 6ES7 331-7KB02-0AB0（2点） 6ES7 331-7PF11-0AB0（8点） E,J,K,L,N E,J,K,L,N B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U B,E,J,K,L,N,R,S,T,U S7-400 6ES7 431-1KF10-0AB0（8点） 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。
温度补偿说 明 方式 行补偿，再由模板进行处理。 补偿 盒 阻 度，不需要模板进行处理。 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 接 线 内部补偿 使用模板的内部温度为参比接点进直接用补偿导线连接热电偶到模拟量模板输入端。 输入端。 外部补偿使用补偿盒采集并补偿参比接点温可以使用铜质导线连接参比接点和模拟量模板热电使用热电阻采集参比接点温度，再 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 S7-300 支持内部补偿模板类型 可连接热电偶个数 6ES7 331-7KF02-0AB0 6ES7 331-7KB02-0AB0 6ES7 331-7PF11-0AB0 最多8个（4种类型，同通道组必须相同） 最多2个（1种类型，同通道组必须相同） 最多8个（8种类型） 最多8个（8种类型） S7-400 6ES7 431-7KF00-0AB0 表5 支持内部补偿的模板及可接热电偶个数
图2 内部补偿接线
注1：模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接补偿端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板无。
3.2.2 外部补偿—补偿盒
补偿盒方式是通过补偿盒获取热电偶的参比接点的温度，但补偿盒必须安装在热电偶的参比接点处。 补偿盒必须单独供电，电源模块必须具有充分的噪声滤波功能，例如使用接地电缆屏蔽。
补偿盒包含一个桥接电路，固定参比接点温度标定，如果实际温度与补偿温度有偏差，桥接热敏电阻
S7-300400 热电偶的接线及信号处理
