6ES7513-1FL01-0AB0

 西門子6ES7513-1FL01-0AB0

6ES7513-1FL01-0AB0 SIMATIC S7-1500F, CPU 1513F-1 PN, CENTRAL PROCESSING UNIT WITH WORKING MEMORY 450 KB FOR PROGRAM AND 1.5 MB FOR DATA, 1. INTERFACE: PROFINET IRT WITH 2 PORT SWITCH, 40 NS BIT-PERFORMANCE, SIMATIC MEMORY CARD NECESSARY

SIEMENS西門子

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概述：

TM Count 2x24V，訂貨號： 6ES7550-1AA00-0AB0 是一個能夠提供雙通道計數、測量以及位置反饋功能的工藝模塊。

圖01. TM Count 2x24V 模塊視圖

工藝模塊 TM Count 2x24V 的主要屬性：

1. 支持的編碼器/信號類型：

• 24 V 增量編碼器；
• 具有方向信號的 24 V 脈沖編碼器；
• 不具有方向信號的 24 V 脈沖編碼器；
• 用于向上和向下計數脈沖的 24 V 脈沖編碼器；

1. 支持的技術功能：

• 高速計數
• 測量 (頻率, 速度, 脈沖周期)
• 作為運動控制的位置反饋

1. 集中式應用/分布式應用：

• 可以在 S7-1500 自動化系統中集中使用工藝模塊。
• 可以通過 ET 200MP 分布式 I/O 的接口模塊在分布式系統中使用工藝模塊，如在 S7-300/400 系統中的分布式運行或者在第三方系統中的分布式運行。

工藝模塊 TM Count 2x24V 的接線：

工藝模塊 TM Count 2x24V 可以接兩路 24V 脈沖信號編碼器，每個通道同時提供了三個數字量輸入和兩個數字量輸出信號，具體接線方式請參考圖02 和圖03。



圖02. TM Count 2x24V 端子分配


圖03. TM Count 2x24V 模塊的接線

在本例中，使用的是帶有方向信號的 24V 脈沖編碼器，所以將脈沖信號接到模塊的1號端子，將方向信號接到模塊的2號端子。 

計數功能概述：

計數是指對事件進行記錄和統計，工藝模塊的計數器 捕獲編碼器信號和脈沖，并對其進行相應的評估。可以使用編碼器或脈沖信號或通過用戶程序指定計數的方向。也可以通過數字量輸入控制計數過程。模塊內置的比 較值功能可在定義的計數值處準確切換數字量輸出（不受用戶程序及 CPU 掃描周期的影響）。

計數功能組態實例：

    1. 本文中所使用的系統硬件及軟件信息：

1. 硬件配置：

首先將項目切換到項目視圖，然后從左側的硬件目錄中找到：工藝模塊->計數->TM Count 2x24V, 并將計數模塊拖拽到設備機架上（圖04）；


圖04. TM Count 2x24V 硬件配置 01

在模板下方點擊屬性，進入模板的基本參數設置界面，將通道 0 的工作模式選擇為：通過工藝對象組態通道（圖05）；


圖05. TM Count 2x24V 硬件配置 02

1. 組態工藝對象：

硬件配置完成后需要組態計數器的工藝對象。首先從左側的項目樹中，選擇工藝對象下面的：插入新對象（圖06）；

圖06. 插入新對象

在插入新對象時選擇：計數和測量，并填入對象名稱（圖07）；

圖07. 選擇新對象類型

插 入對象后，在左側的項目樹下就能看到新建的計數器工藝對象，選擇這個計數器工藝對象，點擊“組態”即可在中間的工作區域看到工藝對象的參數配置界面。參數界面可以通過 狀態圖標反映出參數分配狀態：紅色圖標表示參數里包含錯誤或者不可用的參數；綠色圖標表示配置里面包含手動修改過得可用參數；藍色圖標表示系統默認可用的 配置參數（圖08）；

圖08. 組態工藝對象

在工藝對象的基本參數中，首先需要給這個計數器工藝對象分配一個硬件，也就是前面組態的高速計數模塊，并選擇相應的模塊通道，完成工藝對象與硬件的關聯（圖09）；

圖09. 為工藝對象分配硬件

在計數器輸入參數中選擇輸入信號的類型，可選擇的類型參見下表，在附加參數里面還可以選擇對脈沖的濾波和傳感器類型（圖10），可以支持的信號類型請參見表01

圖10. 選擇計數器工藝對象的信號類型

計數器工藝對象支持的信號類型：

圖例	名稱	信號類型
	增量編碼器（A、B 相差）	帶有 A 和 B 相位差信號的增量編碼器。
	增量編碼器（A、B、N）	帶有 A 和 B 相位差信號以及零信號 N 的增量編碼器。
	脈沖 (A) 和方向 (B)	帶有方向信號（信號 B）的脈沖編碼器（信號 A）。
	單相脈沖 (A)	不帶方向信號的脈沖編碼器（信號 A）。可以通過控制接口指定計數方向。
	向上計數 (A)，向下計數 (B)	向上計數（信號 A）和向下計數（信號 B）的信號。

表01. 計數器工藝對象支持的信號類型

在計數器特性里面可以配置計數器的起始值，上下極限值和計數值到達極限時的狀態，以及門啟動時計數值的狀態。在本例中設置起始值為0，上下極限為+/-10000，設置當計數值到達極限時計數器將停止，并且將計數值重置為起始值，將門功能設置為繼續計數（圖11）。

圖11.  設置計數器的上下限及門功能

1. 組態 DO 在計數值大于比較值時輸出：

該 計數模塊內置了兩個比較器，可以將計數值與預設的比較值之間進行比較，在 DO 特性里面可以設置計數模塊本體的兩個數字量輸出根據比較器的狀態做相應的響應。在本例中，將 DQ0 設置為當計數值大于比較值且小于上限值時輸出，也就是當計數值大于1000且小于10000的時候，第一個數字量DQ 會輸出為 1 ，同時，比較器的狀態還可以在后面的程序塊輸出管腳的“CompResult”中顯示（圖12）。該參數界面還可以設置DO更多的響應特性，具體細節請參 見模板手冊。

圖12.  組態 DO 在計數值大于比較值時輸出

1. 調試工藝對象：

計 數功能中必要的參數基本配置完畢，其他功能如數字量輸入/輸出，測量等，可根據實際需要來做一定的修改，具體功能和使用方法請參考功能手冊。接下來進入計 數功能的調試階段。計數工藝對象提供了一個可以調試的控制面板，在這個調試界面下可以進行計數器的基本操作和錯誤診斷。需要注意的是，使用調試界面前，需 要先在主程序中調用高速計數功能塊才能正常使用。

將主畫面切換到 OB1 編輯界面，從右側的指令列表里面找到工藝類->計數和測量，找到 High_Speed_Counter 功能塊并拖拽到程序段中，并在背景數據塊中選擇之前建立的計數器工藝對象（圖13）：

圖13. 在程序中調用功能塊

將項目存盤編譯并下載之后，可以通過項目樹或者功能塊的快捷圖標進入到工藝對象的調試功能（圖14）；

圖14. 在程序中調用功能塊

進 入調試界面后，首先點擊左上角的在線圖標切換到在線模式，在在線模式下首先要使能軟件門”SwGate”，然后觀察反饋的門狀態”StatusGate” 是否為 TRUE，如果為 TRUE 說明計數器已經開始工作，這時候如果有外部脈沖信號的話，計數器將進行計數并將計數值反饋到”CountValue”處（圖15）。

圖15. 計數器工藝對象的調試界面

1. 故障診斷：
   可以通過項目樹或功能塊上的快捷圖標切換到診斷界面。在診斷界面可以看到錯誤的ID、描述和相關的狀態位（圖16）：

圖16. 計數器工藝對象的診斷界面

1. 編程：

如果調試面板沒有問題可以回到程序塊進行編程，程序塊的管腳及使用方法與之前的調試面板完全一致，所以非常方便的參考調試面板進行編程（圖17），工藝功能塊的部分主要參數及功能請參見表02。


圖17. 高速計數程序功能塊

計數器工藝功能的主要參數：

表02. 計數器工藝功能的主要參數

    7. 通過用戶程序修改實際計數值：

在很多情況下都有可能需要人工修改一下當前的實際計數值，這需要首先將要修改的值傳送到工藝DB的新計數值"NewCountValue"中，然后置位功能塊輸入管腳“SetCountValue” 則新計數值生效（圖18）。具體步驟如下：

(1). 選中左面項目樹的"High_Speed_Couter"工藝對象；
(2). 展開下面的詳細視圖，則可以看到工藝DB中的所有變量；
(3). 找到"NewCountValue"變量，并將其拖拽到用戶程序的傳送指令輸出端；
(4). 將新的計數值傳送到"NewCountValue"；
(5). 置位功能塊輸入管腳“SetCountValue” ；
(6). 新的計數值生效。


圖18. 通過用戶程序修改實際計數值

    8. 通過用戶程序修改比較值：

同修改實際計數值的方法類似，用戶也可以通過用戶程序修改該組態里面預制的比較值（圖19），具體步驟如下：

(1). 選中左面項目樹的"High_Speed_Couter"工藝對象；
(2). 展開下面的詳細視圖，則可以看到工藝DB中的所有變量；
(3). 找到"NewReferenceValue0"變量，并將其拖拽到用戶程序中進行賦值；
(4). 找到"SetReferenceValue0"變量，并將其拖拽到用戶程序中進行置位，就可以將剛剛修改的新比較值寫到計數器模塊中。


圖19. 通過用戶程序修改比較值

    9. 查看工藝對象 DB 中的所有變量

上 述查找工藝對象變量的方法適用于 STEP 7 TIA Protal V13 以上版本，之前的版本可以通過鼠標右鍵點擊工藝對象名稱，選則最下面的"打開 DB 編輯器" ，這樣可以通過數據視圖顯示工藝對象 DB 里面的所有變量，使用變量的時候可以在用戶程序中直接敲入相應的變量名即可（圖20）。


圖20. 查看工藝對象 DB 中的所有變量

文章聲明：

本文僅針對 TM 2x24V 工藝模塊的計數功能進行簡單的描述，目的是為了能夠讓第一次接觸該模塊的用戶能夠快速的了解一些基本功能，本文無法替代 TM 2x24V 工藝模塊的相關硬件手冊和功能手冊。更多關于該模塊的功能和使用信息請通過條目號 59193105 和 59709820 下載硬件和功能手冊。v1. HART變量的基本概念與基本使用

1.1 簡介
HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議, HART協議使用FSK技術，在4~20mA信號過程量上疊加一個頻率信號，成功的實現模擬信號和數字信號雙向通訊，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
在實際應用中通常用SFC58，SFC59進行數據記錄的讀寫實現多變量的讀取。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 個輸入/輸出字節。 如果組態 HART 變量，該模塊將為每個 HART變量分配5 個字節，其中4個字節表示過程值，一個字節表示質量代碼。
HART變量數量：6ES7153-2BA02-0AB0模塊可以最多分配 8 個 HART 變量，每個通道的HART 變量不超過 4 個。 您可以在模塊的屬性對話框中為通道分配 HART 變量。
IO資源：如果使用全部 8 個 HART 變量，則 每個HART 模擬量輸入模塊總共占用 56 個輸入/輸出字節（16 個字節 + 8 x 5 個字節 = 56 個字節）。“無”組態不占用其它輸入字節。
組態 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，二級變量）
● TV（Teritary Variable，三級變量）
● QV（Quatenary，四級變量）

HART變量結構：

圖1

質量代碼含義：

 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變量請參見下圖：
其中6ES7331-7TF01-0AB0支持。6ES331-7TF00-0AB0不支持。

圖4

2. 工程實例

2.1 軟硬件列表

表2

2.2 HART模板接線方法：
對于6ES7331-7TF01-0AB0模板和HART儀表的接線，請參見下圖：
(1)、紅色線為 +24V，黑色線為 0V。
(2)、黃色信號線為S+，棕色信號線為S-。
在例程中使用的HART儀表為兩線制，此時需要短接10，11。如果為四線制則不需要，具體接線請參考模板手冊。

圖5

2.3 硬件組態步驟：

a. 使用Step7 v5.4 創建300主站項目，在硬件組態窗口依訂貨號添加背板、電源、CPU、343-1模塊。參見下圖：

圖6

b. 雙擊DP接口，添加DP網絡并定義網絡參數。參見下圖：

圖7

c. 添加訂貨號為6ES7153-2BA02-0AB0的DP從站，并定義地址為8。參見下圖：

圖8

d. 在8號從站插槽中中添加訂貨號為6ES7331-7TF01-0AB0的HART模擬量模板，并在通道4.0添加一個現場設備。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標簽頁定義傳感器類型。參見下圖配置：

圖10

f. 在HART variables標簽頁定義HART變量，例程使用了前4個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

g. 至此，組態完成，編譯保存并退出硬件組態界面。
h. 在程序塊中添加OB82、OB86、OB122冗錯塊。參見下圖：

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。參見下圖：

圖13

j. 至此，保存項目并下載至CPU。

2.4 測試
打開變量表，在線監控通道模擬量值(通道電流值)以及HART變量實際值。請參看下圖：

圖14

3 總結
使用擴展的用戶接口(HART變量)可以直接在程序中使用IO進行變量的讀取，節省通訊時間，但是占用大量IO區。
注意：對于多變量所針對的實際的物理意義需要參考設備手冊，如果需要對HART設備參數設定則需要使用PDM軟件及EDD文件進一步操作。在此僅對HART變量的使用進行說明。關于HART更多信息請參考文檔《ET 200M 分布式 I/O 設備 HART 模擬模塊》。

引用聲明

1. ET 200M 分布式 I/O 設備 HART 模擬模塊 22063748