西门子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西门子

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概述：

TM Count 2x24V，订货号： 6ES7550-1AA00-0AB0 是一个能够提供双通道计数、测量以及位置反馈功能的工艺模块。

图01. TM Count 2x24V 模块视图

工艺模块 TM Count 2x24V 的主要属性：

1. 支持的编码器/信号类型：

• 24 V 增量编码器；
• 具有方向信号的 24 V 脉冲编码器；
• 不具有方向信号的 24 V 脉冲编码器；
• 用于向上和向下计数脉冲的 24 V 脉冲编码器；

1. 支持的技术功能：

• 高速计数
• 测量 (频率, 速度, 脉冲周期)
• 作为运动控制的位置反馈

1. 集中式应用/分布式应用：

• 可以在 S7-1500 自动化系统中集中使用工艺模块。
• 可以通过 ET 200MP 分布式 I/O 的接口模块在分布式系统中使用工艺模块，如在 S7-300/400 系统中的分布式运行或者在第三方系统中的分布式运行。

工艺模块 TM Count 2x24V 的接线：

工艺模块 TM Count 2x24V 可以接两路 24V 脉冲信号编码器，每个通道同时提供了三个数字量输入和两个数字量输出信号，具体接线方式请参考图02 和图03。



图02. TM Count 2x24V 端子分配


图03. TM Count 2x24V 模块的接线

在本例中，使用的是带有方向信号的 24V 脉冲编码器，所以将脉冲信号接到模块的1号端子，将方向信号接到模块的2号端子。 

计数功能概述：

计数是指对事件进行记录和统计，工艺模块的计数器 捕获编码器信号和脉冲，并对其进行相应的评估。可以使用编码器或脉冲信号或通过用户程序指定计数的方向。也可以通过数字量输入控制计数过程。模块内置的比 较值功能可在定义的计数值处准确切换数字量输出（不受用户程序及 CPU 扫描周期的影响）。

计数功能组态实例：

    1. 本文中所使用的系统硬件及软件信息：

1. 硬件配置：

首先将项目切换到项目视图，然后从左侧的硬件目录中找到：工艺模块->计数->TM Count 2x24V, 并将计数模块拖拽到设备机架上（图04）；


图04. TM Count 2x24V 硬件配置 01

在模板下方点击属性，进入模板的基本参数设置界面，将通道 0 的工作模式选择为：通过工艺对象组态通道（图05）；


图05. TM Count 2x24V 硬件配置 02

1. 组态工艺对象：

硬件配置完成后需要组态计数器的工艺对象。首先从左侧的项目树中，选择工艺对象下面的：插入新对象（图06）；

图06. 插入新对象

在插入新对象时选择：计数和测量，并填入对象名称（图07）；

图07. 选择新对象类型

插 入对象后，在左侧的项目树下就能看到新建的计数器工艺对象，选择这个计数器工艺对象，点击“组态”即可在中间的工作区域看到工艺对象的参数配置界面。参数界面可以通过 状态图标反映出参数分配状态：红色图标表示参数里包含错误或者不可用的参数；绿色图标表示配置里面包含手动修改过得可用参数；蓝色图标表示系统默认可用的 配置参数（图08）；

图08. 组态工艺对象

在工艺对象的基本参数中，首先需要给这个计数器工艺对象分配一个硬件，也就是前面组态的高速计数模块，并选择相应的模块通道，完成工艺对象与硬件的关联（图09）；

图09. 为工艺对象分配硬件

在计数器输入参数中选择输入信号的类型，可选择的类型参见下表，在附加参数里面还可以选择对脉冲的滤波和传感器类型（图10），可以支持的信号类型请参见表01

图10. 选择计数器工艺对象的信号类型

计数器工艺对象支持的信号类型：

图例	名称	信号类型
	增量编码器（A、B 相差）	带有 A 和 B 相位差信号的增量编码器。
	增量编码器（A、B、N）	带有 A 和 B 相位差信号以及零信号 N 的增量编码器。
	脉冲 (A) 和方向 (B)	带有方向信号（信号 B）的脉冲编码器（信号 A）。
	单相脉冲 (A)	不带方向信号的脉冲编码器（信号 A）。可以通过控制接口指定计数方向。
	向上计数 (A)，向下计数 (B)	向上计数（信号 A）和向下计数（信号 B）的信号。

表01. 计数器工艺对象支持的信号类型

在计数器特性里面可以配置计数器的起始值，上下极限值和计数值到达极限时的状态，以及门启动时计数值的状态。在本例中设置起始值为0，上下极限为+/-10000，设置当计数值到达极限时计数器将停止，并且将计数值重置为起始值，将门功能设置为继续计数（图11）。

图11.  设置计数器的上下限及门功能

1. 组态 DO 在计数值大于比较值时输出：

该 计数模块内置了两个比较器，可以将计数值与预设的比较值之间进行比较，在 DO 特性里面可以设置计数模块本体的两个数字量输出根据比较器的状态做相应的响应。在本例中，将 DQ0 设置为当计数值大于比较值且小于上限值时输出，也就是当计数值大于1000且小于10000的时候，第一个数字量DQ 会输出为 1 ，同时，比较器的状态还可以在后面的程序块输出管脚的“CompResult”中显示（图12）。该参数界面还可以设置DO更多的响应特性，具体细节请参 见模板手册。

图12.  组态 DO 在计数值大于比较值时输出

1. 调试工艺对象：

计 数功能中必要的参数基本配置完毕，其他功能如数字量输入/输出，测量等，可根据实际需要来做一定的修改，具体功能和使用方法请参考功能手册。接下来进入计 数功能的调试阶段。计数工艺对象提供了一个可以调试的控制面板，在这个调试界面下可以进行计数器的基本操作和错误诊断。需要注意的是，使用调试界面前，需 要先在主程序中调用高速计数功能块才能正常使用。

将主画面切换到 OB1 编辑界面，从右侧的指令列表里面找到工艺类->计数和测量，找到 High_Speed_Counter 功能块并拖拽到程序段中，并在背景数据块中选择之前建立的计数器工艺对象（图13）：

图13. 在程序中调用功能块

将项目存盘编译并下载之后，可以通过项目树或者功能块的快捷图标进入到工艺对象的调试功能（图14）；

图14. 在程序中调用功能块

进 入调试界面后，首先点击左上角的在线图标切换到在线模式，在在线模式下首先要使能软件门”SwGate”，然后观察反馈的门状态”StatusGate” 是否为 TRUE，如果为 TRUE 说明计数器已经开始工作，这时候如果有外部脉冲信号的话，计数器将进行计数并将计数值反馈到”CountValue”处（图15）。

图15. 计数器工艺对象的调试界面

1. 故障诊断：
   可以通过项目树或功能块上的快捷图标切换到诊断界面。在诊断界面可以看到错误的ID、描述和相关的状态位（图16）：

图16. 计数器工艺对象的诊断界面

1. 编程：

如果调试面板没有问题可以回到程序块进行编程，程序块的管脚及使用方法与之前的调试面板完全一致，所以非常方便的参考调试面板进行编程（图17），工艺功能块的部分主要参数及功能请参见表02。


图17. 高速计数程序功能块

计数器工艺功能的主要参数：

表02. 计数器工艺功能的主要参数

    7. 通过用户程序修改实际计数值：

在很多情况下都有可能需要人工修改一下当前的实际计数值，这需要首先将要修改的值传送到工艺DB的新计数值"NewCountValue"中，然后置位功能块输入管脚“SetCountValue” 则新计数值生效（图18）。具体步骤如下：

(1). 选中左面项目树的"High_Speed_Couter"工艺对象；
(2). 展开下面的详细视图，则可以看到工艺DB中的所有变量；
(3). 找到"NewCountValue"变量，并将其拖拽到用户程序的传送指令输出端；
(4). 将新的计数值传送到"NewCountValue"；
(5). 置位功能块输入管脚“SetCountValue” ；
(6). 新的计数值生效。


图18. 通过用户程序修改实际计数值

    8. 通过用户程序修改比较值：

同修改实际计数值的方法类似，用户也可以通过用户程序修改该组态里面预制的比较值（图19），具体步骤如下：

(1). 选中左面项目树的"High_Speed_Couter"工艺对象；
(2). 展开下面的详细视图，则可以看到工艺DB中的所有变量；
(3). 找到"NewReferenceValue0"变量，并将其拖拽到用户程序中进行赋值；
(4). 找到"SetReferenceValue0"变量，并将其拖拽到用户程序中进行置位，就可以将刚刚修改的新比较值写到计数器模块中。


图19. 通过用户程序修改比较值

    9. 查看工艺对象 DB 中的所有变量

上 述查找工艺对象变量的方法适用于 STEP 7 TIA Protal V13 以上版本，之前的版本可以通过鼠标右键点击工艺对象名称，选则最下面的"打开 DB 编辑器" ，这样可以通过数据视图显示工艺对象 DB 里面的所有变量，使用变量的时候可以在用户程序中直接敲入相应的变量名即可（图20）。


图20. 查看工艺对象 DB 中的所有变量

文章声明：

本文仅针对 TM 2x24V 工艺模块的计数功能进行简单的描述，目的是为了能够让第一次接触该模块的用户能够快速的了解一些基本功能，本文无法替代 TM 2x24V 工艺模块的相关硬件手册和功能手册。更多关于该模块的功能和使用信息请通过条目号 59193105 和 59709820 下载硬件和功能手册。v1. 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：

 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

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

1. ET 200M 分布式 I/O 设备 HART 模拟模块 22063748