6ES7288-2DE08-0AA0
上海赞国自动化科技有限公司
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1. HART变量的基本概念与基本使用
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模块可以最多分配 8 个 HART 变量，每个通道的HART 变量不超过 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:
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
g. 至此，组态完成，编译保存并退出硬件组态界面。
h. 在程序块中添加OB82、OB86、OB122冗错块。参见下图:
图12
i. 在程序块中添加变量表，并添加通道地址以及HART变量地址。参见下图:
图13
j. 至此，保存项目并下载至CPU。
2.4 测试
打开变量表，在线监控通道模拟量值(通道电流值)以及HART变量实际值。请参看下图:
图14
3 总结
使用扩展的用户接口(HART变量)可以直接在程序中使用IO进行变量的读取，节省通讯时间，但是占用大量IO区。
注意:对于多变量所针对的实际的物理意义需要参考设备手册，如果需要对HART设备参数设定则需要使用PDM软件及EDD文件进一步操作。在此仅对HART变量的使用进行说明。关于HART更多信息请参考文档《ET 200M 分布式 I/O 设备 HART 模拟模块》。
引用声明
关键词
HART变量1 解决方案 1.1 项目介绍 图 1 PROFINET IO网络拓扑，用于SFC51/SFB52/SFB54的诊断。其中CPU319-3PN/DP用做IO控制器，SCALANCE X交换机和ET200S, ET200Eco作为IO设备进行连接。 ......
1 解决方案
1.1 项目介绍
图 1 PROFINET IO网络拓扑，用于SFC51/SFB52/SFB54的诊断。其中CPU319-3PN/DP用做IO控制器，SCALANCE X交换机和ET200S, ET200Eco作为IO设备进行连接。
图 1 PROFINET IO网络拓扑
本例中使用到的主要硬件和软件如下:
| 名称 | 数量 | 版本 | 订货号 |
| CPU319-3PN/DP | 1 | V2.8 | 6ES7 318-3EL00-0AB0 |
| SCALANCE X208 | 1 | V4.0 | 6GK5 208-0BA10-2AA3 |
| SCALANCE X201-3P IRT | 1 | V4.1 | 6GK5 201-3BH00-2BA3 |
| IM151-3 PN | 1 | V6.1 | 6ES7 151-3BA23-0AB0 |
| IM151-3 PN FOC | 1 | V4.0 | 6ES7 151-3BB21-0AB0 |
| PM-E | 2 | | 6ES7 138-4CA01-0AA0 |
| 2DO HF | 2 | | 6ES7 132-4BB01-0AB0 |
| ET200 eco PN | 1 | | 6ES7 142-6BG00-0AB0 |
| Step7 | 1 | | V5.4+SP5 |
1.2 硬件组态
图 2 Step7的硬件组态
其中，“Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”总线的100表示PROFINET总线的序号。IO设备例如SCALACNE X和ET200上从1到5，表示PROFINET IO的设备号。
2 SFC51诊断
2.1 介绍
系统状态列表(SSL)用于描述可编程逻辑控制器的当前状态。SSL的内容只能通过系统功能进行读取，而不能修改。换言之，部分列表是虚拟列表，只是在有特殊请求时由CPU的操作系统所创建。
SFC 51 “RDSYSST” 系统功能用于读取 “系统状态列表” (简写为SSL)，部分列表或 CPU 的 SSL 列表摘录。对于 PROFINET IO，这些 SSL包含了 I/O 模块，PROFINET IO 主站系统或实际控制器的状态信息。当选择所用的、特别是在一个中断或启动 OB 中使用的 SSL ID 时，必须注意的是 SFC 仅能同步执行。如果执行 SFC 之后，Busy 位激活表明几个循环执行一次 SFC，数据还没有完全读出，因此数据是无效的。接收到的系统状态列表数据记录包括了诊断 PROFINET IO 设备上的信息概览。
PN通信部分列表是虚拟列表，只是在有请求时由CPU的操作系统所创建。虚拟列表来自 CPU 内部的PN IO控制器的缓冲区，缓冲区由控制器的启动和ALARM信息进行维护和刷新。
可以使用在PROFINET IO诊断的SSL_ID:
| SSL_ID (W#16#...) | 部分列表（PROFINET） | INDEX (W#16#...) |
| 0C91 | PROFINET接口模块(集成的或外部的)上的模块的模块状态信息 | 逻辑基地址，输出模块 bit15=1 |
| 0D91 | PROFINET中的所有模块的模块状态信息 | bits 0到10: 站号,bits 11到 14: PN IO系统总线号的后两位, Bit 15: 1 |
| 0094 | PROFINET接口模块(集成的或外部的)上站的预期状态 | 100-115: PN IO系统总线号 |
| 0294 | 读取实际的站点是否存在 | 同上 |
| 0694 | 读取实际的站点是否出错 | 同上 |
| 0794 | 读取实际的站点维护状态 | 同上 |
| 0C96 | PROFINET中的所有模块的模块状态信息 | 逻辑基地址，输出模块 bit15=1 |
通过SFC51只能获取站或模块的状态信息，例如，丢站，或者该模块有错误，并不能获取模板的故障的详细信息，例如哪一个模板的通道发生断线，短路等。
2.2 编程
在OB1中加入SFC51，关于参数设置，点击“F1”参考SFC51在线帮助。程序示例如下:
CALL "RDSYSST"
REQ :=M0.0