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SIMATIC DP，終端模塊 TM-EM/EM60C 用于 ET200iSP， 用于固定兩個(gè) 電子模塊， 籠卡型端子

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. HART變量的基本概念與基本使用

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(kāi)放通信協(xié)議, HART協(xié)議使用FSK技術(shù)，在4~20mA信號(hào)過(guò)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(xiě)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(guò)程值，一個(gè)字節(jié)表示質(zhì)量代碼。
HART變量數(shù)量：6ES7153-2BA02-0AB0模塊可以最多分配 8 個(gè) HART 變量，每個(gè)通道的HART 變量不超過(guò) 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(wú)”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：

 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(jiàn)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(jiàn)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

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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)下圖：

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(jiàn)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(jiàn)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(yè)定義傳感器類型。參見(jiàn)下圖配置：

圖10

f. 在HART variables標(biāo)簽頁(yè)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(jiàn)下圖配置：

圖11

g. 至此，組態(tài)完成，編譯保存并退出硬件組態(tài)界面。
h. 在程序塊中添加OB82、OB86、OB122冗錯(cuò)塊。參見(jiàn)下圖：

圖12

i. 在程序塊中添加變量表，并添加通道地址以及HART變量地址。參見(jiàn)下圖：

圖13

j. 至此，保存項(xiàng)目并下載至CPU。

2.4 測(cè)試
打開(kāi)變量表，在線監(jiān)控通道模擬量值(通道電流值)以及HART變量實(shí)際值。請(qǐng)參看下圖：

圖14

3 總結(jié)
使用擴(kuò)展的用戶接口(HART變量)可以直接在程序中使用IO進(jìn)行變量的讀取，節(jié)省通訊時(shí)間，但是占用大量IO區(qū)。
注意：對(duì)于多變量所針對(duì)的實(shí)際的物理意義需要參考設(shè)備手冊(cè)，如果需要對(duì)HART設(shè)備參數(shù)設(shè)定則需要使用PDM軟件及EDD文件進(jìn)一步操作。在此僅對(duì)HART變量的使用進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于HART更多信息請(qǐng)參考文檔《ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備 HART 模擬模塊》。

1 GSD文件介紹
GSD文件是一種設(shè)備描述文件，一般以“*.GSD”或“*.GSE”為后綴。它描述了設(shè)備的功能參數(shù)，用來(lái)將不同廠家支持PROFIBUS產(chǎn)品集成在一起。另外在工程開(kāi)發(fā)中有時(shí)候由于開(kāi)發(fā)人員不同，要用兩個(gè)獨(dú)立的STEP 7項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)同一個(gè)PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)通訊，此時(shí)需要借助GSD文件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 GSD文件的導(dǎo)入方法
下面以CPU314C-2DP為例，說(shuō)明一下 GSD 文件的導(dǎo)入步驟：
首先從西門(mén)子網(wǎng)站上下載相關(guān)產(chǎn)品的 GSD 文件，下面是SIMATIC系列產(chǎn)品的GSD文件下載鏈接：113652
選擇相關(guān)產(chǎn)品并下載到本地硬盤(pán)中。

圖 1 GSD文件下載界面

打開(kāi)SIMATIC Manager，進(jìn)入硬件組態(tài)界面，選擇菜單欄的“Options”->“Install GSD File…”，如圖 2 所示。

圖 2 安裝GSD文件

進(jìn)入GSD安裝界面后，選擇“Browse…”，選擇相關(guān)GSD文件的保存文件夾，選擇對(duì)應(yīng)的GSD文件（這里選擇語(yǔ)言為英文的“*.GSE”文件），點(diǎn)擊“Install”按鈕進(jìn)行安裝。

圖 3 選擇安裝GSD文件

安裝完成后可以在下面的路徑中找到CPU314C-2DP，如圖 4：

圖 4 硬件目錄中的保存路徑

3 CP342-5做主站采用GSD方法實(shí)現(xiàn)PROFIBUS DP 通信

3.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣榻B
PROFIBUS DP主站由CPU314+CP342-5組成，其中CP342-5做主站。
PROFIBUS DP 從站由CPU314C-2DP組成，集成的DP接口做從站。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

圖 5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3.2 從站組態(tài)
首先插入SIMATIC S7-300站，添加CPU314-2DP，雙擊DP接口，分配一個(gè)PROFIBUS地址，然后在“Operating Mode”中選擇“DP salve”模式，進(jìn)入“Configuration”標(biāo)簽頁(yè)，新建兩行通信接口區(qū)，如圖 6所示：

圖 6 從站通信接口區(qū)

注意：上述從站組態(tài)的通信接口區(qū)和主站導(dǎo)入的GSD從站的通信接口區(qū)在順序、長(zhǎng)度和一致性上要保持一致。

3.3 主站組態(tài)及編程

3.3.1主站組態(tài)
首先插入SIMATIC S7-300站，添加CPU314以及CP342-5，然后雙擊CP342-5，將“Operating Mode”設(shè)置為“DP Master”。新建一條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。然后從硬件目錄中選擇CPU314C-2DP GSD文件（路徑參照?qǐng)D4），添加到新建的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，為其分配PROFIBUS地址，該地址要與前文的從站地址一致。
然后組態(tài)CPU314C-2DP從站對(duì)應(yīng)的通信接口區(qū)。本文在硬件目錄中CPU314C-2DP GSD文件下方選擇了“Master_I Slave_Q 1B unit”和“Master_Q Slave_I 1B unit”，和從站組態(tài)時(shí)通信接口區(qū)保持一致，如圖 7所示。

圖 7 主站組態(tài)

3.3.2 主站編程
由于CP342-5提供的是虛擬地址映射區(qū)，所以需要分別調(diào)用FC1（DP_SEND）和FC2（DP_RECV）來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)。如圖8 和圖9所示。

圖 8發(fā)送程序

圖 9接收程序

如圖7所示，主站側(cè)在組態(tài)CPU314C-2DP GSD從站時(shí)，第一行通信接口區(qū)選擇了“Master_I Slave_Q 1B unit”，“Master_I”對(duì)應(yīng)主站的IB0。參照?qǐng)D6可知“Slave_Q”對(duì)應(yīng)從站的QB0， 表示數(shù)據(jù)由從站的QB0發(fā)送到主站的IB0。又由于CP342-5通過(guò)調(diào)用FC2，將IB0讀取的數(shù)據(jù)保存在MB11，所以數(shù)據(jù)由從站的QB0經(jīng)過(guò)主站的IB0，最終保存在MB11。 同理可分析第二行通信接口區(qū)“Master_Q Slave_I 1B unit”。綜上所述，主站和從站通信接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表 1：

主站	傳輸方向	從站
MB11（IB0）		QB0
MB10（QB0）		IB0

表1 主站和從站通信接口區(qū)對(duì)應(yīng)表

4 S7-300做主站采用GSD方法實(shí)現(xiàn)PROFIBUS DP 通信

4.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣榻B
PROFIBUS DP主站由CPU314C-2DP組成，集成的DP接口做主站。
PROFIBUS DP 從站由CPU314C-2DP組成，集成的DP接口做從站。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

圖 10 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.2 從站組態(tài)
組態(tài)步驟同3.2節(jié)，這里不再贅述。

4.3 主站組態(tài)
首先新建S7-300站，添加CPU314C-2DP，雙擊DP接口，新建一條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。然后從硬件目錄中選擇CPU314C-2DP GSD文件（路徑參照?qǐng)D4），添加到新建的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，為其分配PROFIBUS地址，該地址要與前文的從站地址一致。
然后為CPU314C-2DP從站組態(tài)的通信接口區(qū)。本文在硬件目錄中CPU314C-2DP GSD文件下方選擇了“Master_I Slave_Q 1B unit”和“Master_Q Slave_I 1B unit”，必須和從站組態(tài)時(shí)通信接口區(qū)保持一致。如圖 11所示。

圖 11 主站組態(tài)

主站和從站通信接口區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 2 所示：

主站	傳輸方向	從站
IB0		QB0
QB0		IB0

表 2 主站和從站通信接口區(qū)對(duì)應(yīng)表

注：文檔涉及到西門(mén)子產(chǎn)品如下：

表 3 產(chǎn)品列表

關(guān)鍵詞

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