西門子 6AG1132-4BF50-7AA0 西門子 6AG1132-4BF50-7AA0 西門子 6AG1132-4BF50-7AA0
SIPLUS ET 200S EM 8 DO 24V DC/ 0.5 -25...+70°C 基于 6ES7132-4BF50-0AA0
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1． IO-Link 基本功能介紹
IO-Link 是PROFIBUS 和PROFINET組織推出的一種新的傳感器/執(zhí)行器層面的協(xié)議。其定位與傳統(tǒng)接線和AS-i協(xié)議之間的部分。其采用點對點的連接方式。其具有非常強的優(yōu)勢，例如其與傳統(tǒng)接線方式比較能夠大量的節(jié)省布線的工作量和成本，與AS-i比較而言其能獲得更多的信息，以及易于移植等。IO-Link具有master 和device的結構形式，master具有一個或多個port能夠連接device。4SI IO-Link具有4個port能夠連接4個device。
2． 4 SI IO-Link使用步驟
2.1 實驗設備
| PS307 電源 6ES7 307-1BA00-0AA0 1個 |
| CPU 6ES7 315-2AG10-0AB0 1個 |
| ET200S 6ES7 151-1AA05-0AB0 1個 |
| 4SI IO-Link 6ES7138-4GA50-0AB0 1個 |
| IO-Link Module K20 4DI 3RK5010-0BA10-0AA0 1個 |
| 傳感器 1個 |
| STEP7 V5.4 SP5(含PCT) |
2.2 硬件接線
2.2.1 4SI IO-Link硬件接線
4SI IO-Link必須在ET200S上使用（6ES7 151-1BA02-0AB0，6ES7 151-1AA05-0AB0，6ES7 151-7AA20-0AB0）并配合相應的終端模塊。
圖1為4SI IO-Link電子模塊的端子分配圖,圖2為終端模塊的接線示意圖.
圖1. 4SI IO-Link模塊端子分配
圖2.可用終端模塊及接線圖
2.2.2 IO-Link Module K20 4DI硬件接線
如圖所示該模塊需要使用M12的接頭進行連接，對于M12接頭的選擇而言首先要考慮接頭的編碼方式，其次需要了解其為插針還是插座，如果需要選擇帶預裝電纜則要考慮連接電纜的數(shù)量。
圖3. IO-Link Module K20 4DI接線圖
如圖所示，通過PCT我們能夠知道IO-Link Module K20 4DI 連接傳感器M12接口的類型（插座）
圖4. IO-Link Module K20 4DI M12插頭的類型
圖5. IO-Link Module K20 4DI M12插頭的管腳定義
因5號管腳未使用，所以對照下圖我們能夠確定我們可以選擇下列編碼類型的M12連接器插頭（插針）
圖6.M12接頭編碼示意圖
下圖為M12接頭的參考訂貨號。
圖7.M12插頭參考訂貨號
如選用了預裝配電纜請參照下圖定義：
圖8.M12插頭預裝配電纜的顏色及功能定義
對于IO-Link 連接的M12接頭的管腳定義如下圖所示：
圖9.IO-Link M12接頭的管腳定義
對應的M12連接頭在4SI IO-LINK手冊中已給出了參考型號：
圖10.IO-Link M12接頭參考型號
2.3 硬件組態(tài)
2.3.1 站的配置
（1）在SIMATIC Manager 中創(chuàng)建一個項目，并 組態(tài)一個300站及ET200S從站。如圖所示：
圖11.配置300站
（2）配置ET200S站(插入4SI IO-Link)
圖12：配置ET200S
2.3.2 通過PCT設置IO-Link參數(shù)
(1)鼠標左鍵選中4SI IO-Link，通過右鍵菜單打開PCT：
圖13：打開PCT
(2)如圖可通過拖拽的方式配置device：
圖14：配置IO-Link device
(3)如圖點擊Addresses菜單打開地址配置界面：
圖14：PCT參數(shù)化界面-Addresses
勾選 Show absolute addresses，則可看到端口對應與主站的絕對地址
圖15：PCT參數(shù)化界面-Addresses
勾選 Port Qualifier,則主站會為每個端口分配一個bit，用于反映通訊狀況。
圖16：PCT參數(shù)化界面-Addresses
勾選 Structure of Process Data下的All Port ,則能夠看到各端口IO與master地址的對應關系。
圖17：PCT參數(shù)化界面-Addresses
(3)通過PCT 下載參數(shù)設置：
如果已經(jīng)連接了device 可通過如下按鈕下載參數(shù)配置
圖18：PCT參數(shù)化界面-下載
可通過如下按鈕單獨下載master或device的參數(shù)配置
圖19：PCT參數(shù)化界面-下載
(4)保存PCT參數(shù)設置：
圖20：保存PCT參數(shù)設置
(5)保存硬件組態(tài)
圖21：保存硬件組態(tài)
2.4 程序調用及編寫
對于INPUT/OUTPUT而言可以通過直接的IO訪問的方式進行讀取
. 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(xié)議, HART協(xié)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(xiàn)模擬信號和數(shù)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(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
在實際應用中通常用SFC58，SFC59進行數(shù)據(jù)記錄的讀寫實現(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(jié)。 如果組態(tài) HART 變量，該模塊將為每個 HART變量分配5 個字節(jié)，其中4個字節(jié)表示過程值，一個字節(jié)表示質量代碼。
HART變量數(shù)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(jié)（16 個字節(jié) + 8 x 5 個字節(jié) = 56 個字節(jié)）?！盁o”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：
| Quality-Code (QC) | Meaning | 含義 |
| 0x4C or 0 | Initialization: 0 value of IM and 4C of module | 初始化：IM 的值為 0，模塊為 4C |
| 0x18 | Communication cancelled / no communication | 通訊已取消/無通訊 |
| 0x0C | Fault in HART device | HART 設備故障 |
| 0x47 | HART device is busy | HART 設備繁忙 |
| 0x84 | OK “Configuration changed” | “組態(tài)已更改” |
| 0x80 | OK | 正常 |
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
| 模塊(軟件)名稱 | 模塊(軟件)型號 | 定貨號 | 數(shù)量 |
| 底板 | RACK | 6ES7390-1AE80-0AA0 | 1 |
| 電源 | PS307 | 6ES7307-1BA00-0AB0 | 1 |
| CPU | 315-2DP | 6ES7315-2AG10-0AB0 | 1 |
| MMC | MMC 4M | 6ES7953-8LM20-0AA0 | 1 |
| 以太網(wǎng)模塊 | 343-1 | 6GK7343-1CX10-0CE0 | 1 |
| ET200M接口模塊 | IM153-2 | 6ES7153-2BA02-0XB0 | 1 |
| HART模板 | 8XAI | 6ES7331-7TF01-0AB0 | 1 |
| HART儀表 | TH-300 | 7NG3212-0NN00 | 1 |
| 通訊電纜 | 6XV1830-0EH10 | 若干米 | |
| DP接頭 | 6ES7 972-0BB50-0XA0 | 2 | |
| Step7 | V5.4 SP4 | 6ES7810-4CC08-0YA5 | 1 |
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(tài)步驟：
a. 使用Step7 v5.4 創(chuàng)建300主站項目，在硬件組態(tài)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(wǎng)絡并定義網(wǎng)絡參數(shù)。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(xiàn)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
 
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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(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(jiān)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(jié)省通訊時間，但是占用大量IO區(qū)。
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(shù)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
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