化工儀器網(wǎng)
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1.1 簡(jiǎn)介
HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議, HART協(xié)議使用FSK技術(shù)，在4~20mA信號(hào)過程量上疊加一個(gè)頻率信號(hào)，成功的實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)雙向通訊，而不互相干擾。
HART 模擬量模塊是指除了可以提供模擬量數(shù)值外，還可以提供 HART 通訊功能的模擬量模塊。HART 模擬量模塊可以用于PROFIBUS-DP 的分布式 I/O 從站中。（使用6ES7153-2BA02-0AB0及更高版本或6ES7153-2BB02-0AB0及更高版本的接口模塊作為連接 PROFIBUS-DP 的從站接口）。
1.2 多變量讀取
在實(shí)際應(yīng)用中通常用SFC58，SFC59進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的讀寫實(shí)現(xiàn)多變量的讀取。但6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本可以使用HART變量直接進(jìn)行多變量的讀取。
1.3 HART變量
基本要求：IM 153-2（6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本）和 STEP 7（V5.4 SP3 或更高版本）
地址分配：HART 模塊占用 16 個(gè)輸入/輸出字節(jié)。 如果組態(tài) HART 變量，該模塊將為每個(gè) HART變量分配5 個(gè)字節(jié)，其中4個(gè)字節(jié)表示過程值，一個(gè)字節(jié)表示質(zhì)量代碼。
HART變量數(shù)量：6ES7153-2BA02-0AB0模塊可以多分配 8 個(gè) HART 變量，每個(gè)通道的HART 變量不超過 4 個(gè)。 您可以在模塊的屬性對(duì)話框中為通道分配 HART 變量。
IO資源：如果使用全部 8 個(gè) HART 變量，則 每個(gè)HART 模擬量輸入模塊總共占用 56 個(gè)輸入/輸出字節(jié)（16 個(gè)字節(jié) + 8 x 5 個(gè)字節(jié) = 56 個(gè)字節(jié)）。“無”組態(tài)不占用其它輸入字節(jié)。
組態(tài) HART 變量：可以在 STEP 7 HW Config 中分配 HART 變量。
多變量：PV，SV，TV，QV
● PV（Primary Variable，主變量）
● SV（Secundary Variable，二級(jí)變量）
● TV（Teritary Variable，三級(jí)變量）
● QV（Quatenary，四級(jí)變量）
HART變量結(jié)構(gòu)：
圖1
質(zhì)量代碼含義：
| Quality-Code (QC) | Meaning | 含義 |
| 0x4C or 0 | Initialization: 0 value of IM and 4C of module | 初始化：IM 的值為 0，模塊為 4C |
| 0x18 | Communication cancelled / no communication | 通訊已取消/無通訊 |
| 0x0C | Fault in HART device | HART 設(shè)備故障 |
| 0x47 | HART device is busy | HART 設(shè)備繁忙 |
| 0x84 | OK “Configuration changed” | “組態(tài)已更改” |
| 0x80 | OK | 正常 |
表1
1.4 直接讀取HART變量的條件：
(1) IM支持這種通訊方式
(2) 模板信息中有hart variables的可以支持
(3) 儀表本身也要能支持多變量
只有在三者滿足的情況下才可以通訊成功。
接口模板是否支持直接讀取HART變量請(qǐng)參見下圖：
6ES7153-2BA02-0AB0:
圖2
6ES7153-2BA01-0AB0:
圖3
HART 模擬量模塊是否支持直接讀取HART變量請(qǐng)參見下圖：
其中6ES7331-7TF01-0AB0支持。6ES331-7TF00-0AB0不支持。
圖4
2. 工程實(shí)例
2.1 軟硬件列表
| 模塊(軟件)名稱 | 模塊(軟件)型號(hào) | 定貨號(hào) | 數(shù)量 |
| 底板 | RACK | 6ES7390-1AE80-0AA0 | 1 |
| 電源 | PS307 | 6ES7307-1BA00-0AB0 | 1 |
| CPU | 315-2DP | 6ES7315-2AG10-0AB0 | 1 |
| MMC | MMC 4M | 6ES7953-8LM20-0AA0 | 1 |
| 以太網(wǎng)模塊 | 343-1 | 6GK7343-1CX10-0CE0 | 1 |
| ET200M接口模塊 | IM153-2 | 6ES7153-2BA02-0XB0 | 1 |
| HART模板 | 8XAI | 6ES7331-7TF01-0AB0 | 1 |
| HART儀表 | TH-300 | 7NG3212-0NN00 | 1 |
| 通訊電纜 | 6XV1830-0EH10 | 若干米 | |
| DP接頭 | 6ES7 972-0BB50-0XA0 | 2 | |
| Step7 | V5.4 SP4 | 6ES7810-4CC08-0YA5 | 1 |
表2
2.2 HART模板接線方法：
對(duì)于6ES7331-7TF01-0AB0模板和HART儀表的接線，請(qǐng)參見下圖：
(1)、紅色線為 +24V，黑色線為 0V。
(2)、黃色信號(hào)線為S+，棕色信號(hào)線為S-。
在例程中使用的HART儀表為兩線制，此時(shí)需要短接10，11。如果為四線制則不需要，具體接線請(qǐng)參考模板手冊(cè)。
圖5
2.3 硬件組態(tài)步驟：
a. 使用Step7 v5.4 創(chuàng)建300主站項(xiàng)目，在硬件組態(tài)窗口依訂貨號(hào)添加背板、電源、CPU、343-1模塊。參見下圖：
圖6
b. 雙擊DP接口，添加DP網(wǎng)絡(luò)并定義網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。參見下圖：
西門子伺服總代理
圖7
c. 添加訂貨號(hào)為6ES7153-2BA02-0AB0的DP從站，并定義地址為8。參見下圖：
圖8
d. 在8號(hào)從站插槽中中添加訂貨號(hào)為6ES7331-7TF01-0AB0的HART模擬量模板，并在通道4.0添加一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。參見下圖：
圖9
地址分配列表：例程使用了4.0通道，即PIW272
  | 4.0 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.4 | 4.5 | 4.6 | 4.7 |
| PIW | 272 | 274 | 276 | 278 | 280 | 282 | 284 | 286 |
表3
e. 雙擊HART模擬量模板，在Inputs標(biāo)簽頁定義傳感器類型。參見下圖配置：
圖10
f. 在HART variables標(biāo)簽頁定義HART變量，例程使用了前4個(gè)HART變量。
HART變量分配列表：
Variable 1為通道0的PV值，地址為PID288
Variable 2為通道0的SV值，地址為PID293
Variable 3為通道0的TV值，地址為PID298
Variable 4為通道0的QV值，地址為PID303
參見下圖配置：
圖11
1. 模板介紹
1.1 總覽
ET200S 1 步進(jìn)模板輸出脈沖來控制步進(jìn)電機(jī) ，輸出脈沖的數(shù)量決定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離，輸出脈沖的頻率決定步進(jìn)電機(jī)的速度。
模板訂貨號(hào): 6ES7138-4DC00-0AB0
1.2 模板參數(shù)
圖. 1: 步進(jìn)電機(jī)模板
- 1 通道，可控制1個(gè)步進(jìn)電機(jī)
- 數(shù)字量輸入的參考點(diǎn)開關(guān)
- 外部停止或者外部脈沖使能數(shù)字輸入
- 脈沖和方向信號(hào)時(shí)RS422的差分輸出模式
- 大輸出頻率: 204kHZ
- 大脈沖數(shù): 1048575
- 4 LED 狀態(tài)指示燈
- 2 操作模式：尋找參考點(diǎn)和增量模式
2. 模板接線
圖. 2: 步進(jìn)模板接線圖
- 端子1和5：脈沖差分信號(hào)
- 端子4和8：差分輸出的方向信號(hào)
- 端子2和3：外部停止或者外部脈沖使能數(shù)字量輸入ID。(功能選擇見 4.2 )
- 端子6和7：數(shù)字量輸入?yún)⒖键c(diǎn)開關(guān)
3. 硬件配置
步進(jìn)模板可以安裝在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。
本文使用 IM151-7 CPU 為例。
表 1: 軟件和硬件配置
圖. 3: ET200S 站的配置圖
4. 硬件和參數(shù)設(shè)置
4.1 硬件配置
1) 根據(jù)圖. 2 和圖. 3完成ET200S的接線
2) 打開STEP7，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，并插入一個(gè)S7-300站
3) 從硬件目錄中選擇IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口
圖. 4: 插入IM151-7 CPU
4) 依次在4槽和5槽插入電源模板 PM-E DC24 和步進(jìn)模塊
圖. 5: 硬件配置
4.2 模板參數(shù)配置
圖. 6: 步進(jìn)模塊參數(shù)接口
4.2.1 模板參數(shù)說明
1) 組診斷：組診斷
2) 基準(zhǔn)頻率：基準(zhǔn)頻率，以Hz為單位，標(biāo)識(shí)Fb
3) 增益 n: 增益系數(shù) n，值范圍 1-255. 此增益系數(shù)決定啟動(dòng)/停止頻率 Fss，并且計(jì)算公式為： Fss=Fb×n
4) 時(shí)間 i: 時(shí)間系數(shù) i, 值范圍 1-255. 該時(shí)間系數(shù)以Hz/ms決定加速和減速，計(jì)算公式為: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)
5)功能 DI: 數(shù)字量輸入DI 功能可選，可以被組態(tài)為外部脈沖輸入或者外部停止信號(hào)，缺省是外部脈沖且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信號(hào)類型停止開關(guān). 接觸器觸點(diǎn)是常閉信號(hào)，以確保該接觸器信號(hào)，缺省是讀取常閉信號(hào)。
4.2.2 本文所例參數(shù)設(shè)置如下
本例參數(shù)配置見圖. 6.
1) 沒有激活組診斷
2) 基準(zhǔn)頻率 4Hz
3) 乘法系數(shù) 1, 啟動(dòng)/停止頻率 4Hz
4) 時(shí)間系數(shù) 1, 加速/ 減速 31.25 Hz/ms
5) 使能外部輸入脈沖
6) 外部輸入停止和限位信號(hào)為常閉類型
5. 編程
5.1 模板輸入/輸出地址分配
與其它ET200S功能塊類似，1STEP步進(jìn)模板也通過直接讀寫I/O地址來對(duì)模板進(jìn)行控制和訪問的。
反饋信號(hào) (輸入), 占用 8 字節(jié). 如表 2 輸入地址分配所示。
控制信號(hào) (輸出), 占用 8 字節(jié). 如表 3 輸出地址分配所示。
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