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上海隆彦自动化科技有限公司
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西门子PLC模块6ES7314-6CG03-4AB2
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西门子PLC模块6ES7314-6CG03-4AB2
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1. 概述
ET200S 功能模块主要包括四种类型：模块1Count24V/100kHz, 1Count5V/500kHz, 1SSI 和 2 PULSE。本文主要针对初次使用 2 PULSE 功能模块的用户，介绍 2 PULSE 两路脉冲输出功能模块的功能、配置及简单编程。但是本文无法取代 ET200S 功能模块手册《ET 200S Technological Functions》。建议用户通过此文档掌握该模块的初步调试和使用方法后，仔细阅读模块手册《ET 200S Technological Functions》，进一步加深对ET200S 功能模块的理解。
西门子PLC模块6ES7314-6CG03-4AB2
2. 模板介绍
图 1 2 PULSE 模块外形
模板订货号：6ES7 138-4DD00-0AB0
模板功能：该模块可以产生脉冲信号对被控对象进行控制。
工作模式：脉冲输出模式；脉宽调制(PWM)模式；脉冲串模式；On/Off延时模式。
模板主要属性：输出脉冲个数：2；输出脉冲电压：24V；输出脉冲zui大频率：2.5kHz
3. 模板接线图
图 2 接线端子
含义：
Channel 0: 端子1 到 4
Channel 1: 端子5 到 8
24 VDC：传感器电源
M：公共端
DI：输入信号
DO：输出信号
4. 硬件配置
2 PULSE 功能模板基本可以和任意ET200S 接口模块一起使用，本文中以 IM151-3PN 接口模块为例。
主要软、硬件列表：
| 名称 | 订货号 | 数量 |
| CPU 315-2 PN/DP | 6ES7 315-2EH13-0AB0 | 1 |
| IM151-3 PN 接口模块 | 6ES7 151-3BA20-0AB0 | 1 |
| PM-E 电源管理模块 | 6ES7 138-4CA01-0AA0 | 1 |
| 2 PULSE 脉冲数出模块 | 6ES7 138-4DD00-0AB0 | 1 |
| 1 Count 24V/100kHz | 6ES7 138-4DA04-0AB0 | 1 |
| STEP7 V5.4 SP5 | 6ES7 810-4CC08-0YA7 | 1 |
| 1 Count 24V/100kHz | 6ES7 138-4DA04-0AB0 | 1 |
表 1 软硬件配置
图 3 系统配置图
5. 硬件组态及参数配置
按照图 3 通过网线连接 CPU315-2PN/DP 与 IM151-3PN 的PN 接口并将 ET200S 站的I/O 模板和功能模板安装好，正确连接电源线和信号线。
打开 STEP7，在管理器中新建一个项目，插入相应的 S7-300 站，进入硬件配置界面，配置 PN I/O 和其他相关模块（图 4）。由于本文主要介绍 ET200S 2 PULSE 模块，其他配置过程不在详细描述，如有关于 PN I/O 配置的问题请参阅相关手册和说明，参考链接：26707214
图 4 硬件组态
ET200S 2 PULSE 模块参数配置界面：
图 5 2 PULSE 模块参数界面
其中参数含义：
1. 组诊断；
2. CPU/主站停机时输出的状态：可以选择继续工作、使用替代值等模式；
3. 通道编号 0；
4. DO 诊断：可以诊断输出断线、短路等；
5. 替代值：配合参数 2 使用；
6. 运行模式：更改 2 PULSE 输出模式，包括脉冲输出，脉宽调制(PWM)，脉冲串，On/Off 延时等模式；
7. PWM(脉宽调制)的输出模式：可以使用千分数或者S7 模拟量格式的值；
8. 时基：后面所有跟时间相关的参数都以该参数为时间单位；
9. DI 数字量输入的功能：可作为普通输入和硬件使能使用；
10. 接通延时；
11. zui小/脉冲时间；
12. 周期时间；
13. 通道编号 1；
将项目配置好后，存盘编译并下载，参数配置随即生效。
6. 编程
该模板跟很多其他的 ET200S 功能模板类似，都是通过外部 I/O 直接对模板进行控制和反馈。ET200S 2 PULSE 模块输入/输出分配详见表 2，表 3：
控制信号（输出）：
表 2 输出地址分配
反馈信号（输入）
表 3 输入地址分配
为了便于对该模板地址中的位、字节、字等地址的读写，我们根据模板的硬件地址将需要的输入/输出地址通过程序映射到一个接口 DB 块中，以后的操作都针对该 DB 块中相应的地址进行读写即可（见图 6）：
图 6 项目程序
7. 模式说明及举例
7.1.脉冲输出模式：
脉冲输出模式可以使 2 PULSE 模块在输出使能后通过一定时间的延迟后输出一个给定脉冲宽度的脉冲输出。时序请参见图 7：
图 7 脉冲输出时序图
脉冲数出参数配置：
图 8 脉冲数出参数配置
在 2 PULSE 模块参数界面，选择运行模式为 pulse output，时基为 1ms，DI 输入功能为普通输入，所以在运行的时候输出将不参考硬件使能的状态。启动延时设为 1000ms。
通过图 7 可以看出脉冲输出模式需要在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲时间和接通延时时间，其中：
脉冲时间 = 给定数值 * 参数设定的时基
接通延时 = 延时系数 * 0.1 * 参数设定的启动延时
变量表赋值：
图 9 脉冲数出赋值变量表
根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲时间 = 2000 * 1ms= 2s
接通延时 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX0.1 会经过 1s 的延时后输出一个 2s 宽的脉冲。
7.2.脉宽调制（PWM）模式：
在脉宽调制模式下，该模块可以输出一个脉冲序列，用户可以通过修改输出值来修改脉冲序列的脉冲宽度，可以通过系数修改脉冲的周期。时序见图 10
图 10 脉宽调制（PWM）模式时序图
脉宽调制(PWM)的参数配置
图 11 脉宽调制（PWM）模式参数配置
1. 选择运行模式为脉宽调制(PWM)；
2. 输出 PWM (脉宽调制)的输出模式：本例中使用千分数；
3. 时基为 1ms；
4. DI 为普通输入，不作为硬件使能；
5. 启动延时为 1000ms；
6. zui小脉冲宽度 10ms (调节脉冲宽度时，zui小不能小于此值)；
7. 脉冲周期时间为 1000ms；
脉宽调制(PWM)模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲宽度和脉冲周期，其中：
脉冲周期 = 周期系数 * 0.1 * 参数预设的脉冲周期
脉冲宽度 = （给定数值 / 1000） * 脉冲周期
通过变量表赋值：
图 12 脉宽调制（PWM）模式赋值变量表
根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲周期 =10 * 0.1 * 1000ms = 1s
脉冲宽度 = （500 / 1000） * 1s = 0.5s
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX 0.1 将经过 1s 的延时后输出一个占空比为 1:1 的 1Hz 频率脉冲。要改变脉冲宽度，直接修改 DB2.DBW 50 的给定值即可。
7.3.脉冲串输出模式：
在脉冲串输出模式中，该模块可以输出一个固定脉冲个数的脉冲串，用户可以定义脉冲个数和修改脉冲周期时间。时序见图：
图 13 脉冲串输出模式时序图
脉冲串输出的参数配置：
图 14 脉冲串输出模式参数配置
将参数中的运行模式更改为 pulse train，脉冲宽度赋值为 100ms，其他参数与前面模式类似。
脉冲串输出模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲个数和脉冲周期，其中：
脉冲个数 = 给定数值
脉冲周期 = 周期系数 * 0.1 * 参数预设的脉冲周期
通过变量表赋值：
图 15 脉冲串输出模式赋值变量表
根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲周期 = 2 * 0.1 * 1000ms = 200ms
脉冲个数 = 50
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX 0.1 会经过 1s 的延时后输出 50 个周期为 200ms 的脉冲串。将该脉冲串接到计数功能模板的输入做计数，可以由图16 看到计数的结果为 50 个。要改变脉冲周期，直接修改 DB2.DBW 53 的系数值即可。
图 16 脉冲串输出模式计数测试结果
7.4.On/Off-Delay 模式
在 On/Off-Delay 输出模式下，该模块输出可以根据数字量输入的状态做延时接通和延时关断。时序见图：
图 17 On/Off-Delay 模式时序图
On/Off-Delay 的参数配置：
图 18 On/Off-Delay 模式参数配置
将参数中的运行模式更改为 on-/off-delay，并设定接通延时为 1000ms，其他参数与前面模式类似。
On/Off-Delay 模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：关断延时时间和接通延时时间，其中：
关断延时 = 给定数值 * 参数预设的时基
接通延时 = 接通延时系数 * 0.1 * 参数预设的接通延时
通过变量表赋值：
图 19 On/Off-Delay 模式赋值变量表
根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
关断延时时间 = 1000 * 1ms = 1s
接通延时时间 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
这时，激活软件使能 DBX52.0 后，观察输入状态 DB2.DBX 0.2 和输出状态 DB2.DBX 0.1，当数字量输入接通后，数字量输出经过 1s 的延时后接通；当数字量输入断开后，数字量输出经过 1s 的延时后断开。
ET200S 2 PULSE有两个通道脉冲输出，本文只针对*个通道进行描述，第二通道的使用方法与*通道相同，而且两个通道可以独立使用不同的操作模式，互不干扰。如要了解更多关于此模块的使用方法、诊断方法、技术参数等内容，请参见模块手册《ET 200S Technological Functions》。该手册可以通过下面的链接下载：9264111
关键词
功能模块 2 PULSE, 脉冲输出模式， 脉宽调制模式该文档的目的是为了满足打印已组态好的无运行数据的 HMI 画面的需求。
图. 01
图. 02
图. 03
图. 04
图. 05
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zui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》。
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