西门子变频器控制单元

西门子变频器控制单元

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1.1 简介
HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议, HART协议使用FSK技术，在4~20mA信号过程量上叠加一个频率信号，成功的实现模拟信号和数字信号双向通讯，而不互相干扰。
HART 模拟量模块是指除了可以提供模拟量数值外，还可以提供 HART 通讯功能的模拟量模块。HART 模拟量模块可以用于PROFIBUS-DP 的分布式 I/O 从站中。（使用6ES7153-2BA02-0AB0及更高版本或6ES7153-2BB02-0AB0及更高版本的接口模块作为连接 PROFIBUS-DP 的从站接口）。

1.2 多变量读取
在实际应用中通常用SFC58，SFC59进行数据记录的读写实现多变量的读取。但6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本可以使用HART变量直接进行多变量的读取。

1.3 HART变量
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 模块占用 16 个输入/输出字节。 如果组态 HART 变量，该模块将为每个 HART变量分配5 个字节，其中4个字节表示过程值，一个字节表示质量代码。
HART变量数量：6ES7153-2BA02-0AB0模块可以较多分配 8 个 HART 变量，每个通道的HART 变量不**过 4 个。 您可以在模块的属性对话框中为通道分配 HART 变量。
IO资源：如果使用全部 8 个 HART 变量，则 每个HART 模拟量输入模块总共占用 56 个输入/输出字节（16 个字节 + 8 x 5 个字节 = 56 个字节）。“无”组态不占用其它输入字节。
组态 HART 变量：可以在 STEP 7 HW Config 中分配 HART 变量。
多变量：PV，SV，TV，QV
● PV（Primary Variable，主变量）
● SV（Secundary Variable，二级变量）
● TV（Teritary Variable，三级变量）
● QV（Quatenary，四级变量）

HART变量结构：

图1

 

质量代码含义：

Quality-Code (QC)	Meaning	含义
0x4C or 0	Initialization: 0 value of IM and 4C of module	初始化：IM 的值为 0，模块为 4C
0x18	Communication cancelled / no communication	通讯已取消/无通讯
0x0C	Fault in HART device	HART 设备故障
0x47	HART device is busy	HART 设备繁忙
0x84	OK “Configuration changed”	“组态已更改”
0x80	OK	正常

 表1

 

1.4 直接读取HART变量的条件：
(1) IM支持这种通讯方式
(2) 模板信息中有hart variables的可以支持
(3) 仪表本身也要能支持多变量
只有在三者满足的情况下才可以通讯成功。

接口模板是否支持直接读取HART变量请参见下图：
6ES7153-2BA02-0AB0:

图2

6ES7153-2BA01-0AB0:

图3

HART 模拟量模块是否支持直接读取HART变量请参见下图：
其中6ES7331-7TF01-0AB0支持。6ES331-7TF00-0AB0不支持。

图4

2. 工程实例

2.1 软硬件列表

模块(软件)名称	模块(软件)型号	定货号	数量
底板	RACK	6ES7390-1AE80-0AA0	1
电源	PS307	6ES7307-1BA00-0AB0	1
CPU	315-2DP	6ES7315-2AG10-0AB0	1
MMC	MMC 4M	6ES7953-8LM20-0AA0	1
以太网模块	343-1	6GK7343-1CX10-0CE0	1
ET200M接口模块	IM153-2	6ES7153-2BA02-0XB0	1
HART模板	8XAI	6ES7331-7TF01-0AB0	1
HART仪表	TH-300	7NG3212-0NN00	1
通讯电缆		6XV1830-0EH10	若干米
DP接头		6ES7 972-0BB50-0XA0	2
Step7	V5.4 SP4	6ES7810-4CC08-0YA5	1

表2

2.2 HART模板接线方法：
对于6ES7331-7TF01-0AB0模板和HART仪表的接线，请参见下图：
(1)、红色线为 +24V，黑色线为 0V。
(2)、黄色信号线为S+，棕色信号线为S-。
在例程中使用的HART仪表为两线制，此时需要短接10，11。如果为四线制则不需要，具体接线请参考模板手册。

图5

2.3 硬件组态步骤：

a. 使用Step7 v5.4 创建300主站项目，在硬件组态窗口依订货号添加背板、电源、CPU、343-1模块。参见下图：

图6

b. 双击DP接口，添加DP网络并定义网络参数。参见下图：

图7

c. 添加订货号为6ES7153-2BA02-0AB0的DP从站，并定义地址为8。参见下图：

西门子变频器控制单元
图8

d. 在8号从站插槽中中添加订货号为6ES7331-7TF01-0AB0的HART模拟量模板，并在通道4.0添加一个现场设备。参见下图：

图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. 双击HART模拟量模板，在Inputs标签页定义传感器类型。参见下图配置：

图10

f. 在HART variables标签页定义HART变量，例程使用了前4个HART变量。

HART变量分配列表：
Variable 1为通道0的PV值，地址为PID288
Variable 2为通道0的SV值，地址为PID293
Variable 3为通道0的TV值，地址为PID298
Variable 4为通道0的QV值，地址为PID303
参见下图配置：

图11

网卡及电缆 6ES7 972-0BB60-0XA0 
6ES7 972-0CB20-0XA0 USB接口编程适配器（USB接口编程电缆）
6ES7 972-0CB35-0XA0 TS适配器II 用于调制解调器远程服务
6ES7 972-0CC35-0XA0 TS适配器II 用于ISDN 远程服务
6GK1 561-1AA01 CP5611网卡(PCI总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP)
6GK1 551-2AA00 CP5512网卡(PCMCIA总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP,笔记本电脑用，32BIT)
6GK1 561-3AA01 CP5613网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站)
6GK1 561-3FA00 CP5613光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站
6GK1 561-4AA01 CP5614网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/从站)
6GK1 561-4FA00 CP5614光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/从站)
6GK1562-1AA00 CP5621通讯卡             货期8周
6GK1571-1AA00 CP5711卡  USB接口  和9针插口
6FX800开头 是动力电缆跟信号电缆
6XV1 840-2AH10 4芯电缆 网线
6FC5210-0DF22-2AA0 PCU50
6XV1 830-0PBH30 TD / OP 与 S5-90U 至 -155U 的电缆 6XV1 440-2A
6XV1 830-0EH10 PROFIBUS通讯电缆
6XV1 830-3EH10 西门子拖缆
6XV1 830-0AH10 DP电缆
6XV1 820-5AH10 光纤电缆(米)
6XV1 820-5BH50 光纤电缆 含BFOC (5米)
6XV1 820-5BT10 光纤电缆 含BFOC (100米)
6GK1 901-0DA20-0AA0 BFOC接头（每包20只）
6ES7 901-0BF00-0AA0 5米MPI电缆  9针插头   PLC通讯电缆
6ES7 901-1BF00-0XA0 RS232电缆
链接模板
6GK1 415-2AA01 DP-AS-i 网关 IP20
6GK1 415-0AA01 DP-EIB 网关
6ES7 158-0AD01-0XA0 DP/DP 耦合器 
6ES7 157-0AC83-0XA0 DP/PA 耦合器 ，非本安区
6ES7 157-0AD82-0XA0 DP/PA 耦合器 ，本安区
6XV1 830-5EH10 PROFIBUS FC 过程电缆( 易爆区 )
6XV1 830-5FH10 PROFIBUS FC 过程电缆( 非易爆区 )
6ES7 195-7HF80-0XA0 DP/PA耦合器有源总线单元
6GK1 905-0AA00 SpliTConnect分接头（10件）
6GK1 905-0AD00 SpliTConnect终端(Ex)（5件）
6GK1 905-0AB10 SpliTConnect M12输出端（5件）
6GK1 905-0AC00 SpliTConnect 耦合器（10件）
总线连接器
6GK1 905-6AA00 "快速剥线工具6ES7972-0CB20-0XA0
"
6ES7 972-0BA50-0XA0 快速连线网络接头（不带编程口）升级：6ES7972-0BA52-0XA0
6ES7 972-0BB50-0XA0 快速连线网络接头（带编程口）升级：6ES7972-0BB52-0XA0
6ES7 972-0BA12-0XA0 90度网络接头（不带编程口）
6ES7 972-0BB12-0XA0 90度网络接头（带编程口）
6ES7 972-0BA41-0XA0 35度网络接头（不带编程口）升级为：6ES7 972-0BA42-0XA0
6ES7 972-0BB41-0XA0 35度网络接头（带编程口）升级为：6ES7 972-0BB42-0XA0
6GK1 500-0EA02 无角度网络接头（不带编程口）
6GK1 500-0FC00 无角度快速连线网络接头（不带编程口）
网络部件
6ES7 972-0AA01-0XA0 12M PROFIBUS 中继器 IP20
6ES7 972-0AB01-0XA0 12M PROFIBUS 诊断中继器
6ES7 972-0DA00-0AA0 有源终端元件
6ES7 972-4AA02-0XA0 电源导轨辅助装置
6GK1 500-3AA00 光纤总线端子OBT
6GK1 503-0AA00 红外线链接模块 ILM
6GK1 503-3CA00 PROFIBUS OLM/P12 （1个RS485接口，两个BFOC）
6GK1 503-2CB00 PROFIBUS OLM/G11 （1个RS485接口，两个BFOC）
6GK1 503-3CB00 PROFIBUS OLM/G12 （1个RS485接口，四个BFOC）
6GK1 503-3CC00 PROFIBUS OLM/G12-1300 （1个RS486接口，四个BFOC）
6ES7 181-0AA01-0AA0 BT200 硬件测试装置
6ES7 193-8MA00-0AA0 BT200 记录软件套装 Win95/98/NT
6ES7 193-8LA00-0AA0 充电器  BT200 230V
6ES7 193-8LB00-0AA0 充电器  BT200 110V
软件
6GK1 704-5CW64-3AA0 SOFTNET S7 /2005
6GK1 704-5DW64-3AA0 SOFTNET DP /2005
6GK1 704-5SW64-3AA0 SOFTNET DP Slave /2005
6GK1 713-5DB64-3AA0 DP-5613  /2005 网卡驱动程序
6GK1 713-5FB64-3AA0 FMS-5613 /2005 网卡驱动程序
6GK1 713-5CB64-3AA0 S7-5613  /2005 网卡驱动程序
工业以太网
网卡及电缆：
6GK1 161-3AA01 CP1613网卡(以太网10M/100M自适应,PCI总线硬卡）
6GK1 161-2AA00 CP1612网卡(以太网10M/100M自适应,PCI总线）
6GK1 161-6AA00 CP1616网卡（32位，33/66M，4个接口，PCI总线）
6GK1 151-2AA00 CP1512网卡(10M/100M以太网,PCMCIA笔记本用)
6GK1 151-5AA00 CP1515网卡(11M无线以太网,PCMCIA笔记本用)
6GK1 611-0TA01-1DV0 MOBIC T8 V1.2
6XV1 850-0AH10 ITP标准工业以太网通讯电缆 (米)
6XV1 850-0BT10 ITP标准工业以太网电缆 (100米) 9/15
6XV1 850-0BN15 ITP标准工业以太网电缆 (15米) 9/15
6XV1 870-3QN10 TP转接软线RJ45/RJ45，10米
6XV1 850-0BH20 ITP标准工业以太网电缆 (2米) 9/15
6XV1 840-2AH10 FC标准工业以太网通讯电缆 (米)
6XV1 850-2LN10 TP转接软线15/RJ45，10米
6XV1 850-2GN10 TP转接软线RJ45/RJ45，10米
6XV1 850-2JN10 TP转接软线9/RJ45，10米
6XV1 850-2HN10 TP XP 转接软线RJ45/RJ45，10米
6GK1 901-1FC00-0AA0 FC引出插座RJ45
网络部件
OSM/ESM
6GK1 105-2AA10 工业以太网OSM  ITP62 (六个ITP口) 
6GK1 105-2AB10 工业以太网OSM  TP62 (六个RJ45口)
6GK1 105-2AE00 工业以太网OSM  TP22 (二个RJ45口)
6GK1 105-4AA00 工业以太网OSM  BC08 (八个BFOC口)
6GK1 105-3AA10 工业以太网ESM  (八个ITP口)
6GK1 105-3AB10 工业以太网ESM  (八个RJ45口)
6GK1 105-3AC00 工业以太网ESM  (四个RJ45口)
OMC/ELS
6GK1 100-2AB00 工业以太网OMC TP11 (多模光纤)
6GK1 100-2AC00 工业以太网OMC TP11-LD (单模光纤)
6GK1 102-6AA00 工业以太网ELS  TP40   (二个RJ45口)
6GK1 102-6AB00 工业以太网ELS  TP40M  (二个RJ45口)
6GK1 102-7AA00 工业以太网ELS  TP80  (八个RJ45口)
SCALANCE X005入门级交换机
6GK5 005-0BA00-1AA3 X005(五个RJ45口)
6GK5 005-0BA00-1CA3 X005(五个RJ45口),工作温度-40至70摄氏度
SCALANCE X100非网管型交换机
6GK5 104-2BB00-2AA3 X104-2(四个RJ45口，两个BFOC)
6GK5 106-1BB00-2AA3 X106-1(六个RJ45口，一个BFOC)
6GK5 108-0BA00-2AA3 X108(八个RJ45口)(星型连接）
6GK5 112-2BB00-2AA3 X112-2(12个RJ45口，2个BFOC)
6GK5 116-0BA00-2AA3 X116(16个RJ45口)(星型连接）
6GK5 124-0BA00-2AA3 X124(24个RJ45口)(星型连接）
SCALANCE X200网管型交换机   
6GK5 204-2BB00-2AA3 X204-2(四个RJ45口，两个BFOC，PROFINET)
6GK5 206-1BB10-2AA3 X206-1(六个RJ45口，一个BFOC，PROFINET)
6GK5 208-0BA10-2AA3 X208(八个RJ45口,PROFINET）
6GK5 208-0HA00-2AA6 X208PRO （八个RJ45口，防护等级：IP65）
6GK5 216-0BA00-2AA3 X216(16个RJ45口,PROFINET）
6GK5 224-0BA00-2AA3 X224(24个RJ45口,PROFINET）
6GK5 204-0BA00-2BA3 X204IRT （四个RJ45口）
6GK5 202-2BB00-2BA3 X202-2IRT （二个RJ45口，两个BFOC）
SCALANCE X300增强型可网管交换机
6GK5 308-2FL00-2AA3 X308-2 （1个10/100/1000M RJ45口，7个10/100M RJ45口,两个1000M SC 接口）
6GK5 310-0FA00-2AA3 X308-2 （3个10/100/1000M RJ45口，7个10/100M RJ45口）
SCALANCE X400千兆模块化交换机
6GK5 414-3FC00-2AA2 X414-3E 交换机底板,2个1000M RJ45口,12个100M RJ45口,可搭配介质模块和扩展模块
6GK5 408-2FD00-2AA2 X408-2 交换机底板,4个1000M RJ45口,4个100M RJ45口,可搭配介质模块

西门子变频器控制单元

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