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上海隆彥自動化科技有限公司
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西門子PLC模塊6ES7321-1BH02-4AA1
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西門子PLC模塊6ES7321-1BH02-4AA1
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1. 概述
ET200S 功能模塊主要包括四種類型：模塊1Count24V/100kHz, 1Count5V/500kHz, 1SSI 和 2 PULSE。本文主要針對初次使用 2 PULSE 功能模塊的用戶，介紹 2 PULSE 兩路脈沖輸出功能模塊的功能、配置及簡單編程。但是本文無法取代 ET200S 功能模塊手冊《ET 200S Technological Functions》。建議用戶通過此文檔掌握該模塊的初步調試和使用方法后，仔細閱讀模塊手冊《ET 200S Technological Functions》，進一步加深對ET200S 功能模塊的理解。
2. 模板介紹西門子PLC模塊6ES7321-1BH02-4AA1
圖 1 2 PULSE 模塊外形
模板訂貨號：6ES7 138-4DD00-0AB0
模板功能：該模塊可以產生脈沖信號對被控對象進行控制。
工作模式：脈沖輸出模式；脈寬調制(PWM)模式；脈沖串模式；On/Off延時模式。
模板主要屬性：輸出脈沖個數：2；輸出脈沖電壓：24V；輸出脈沖zui大頻率：2.5kHz
3. 模板接線圖
圖 2 接線端子
含義：
Channel 0: 端子1 到 4
Channel 1: 端子5 到 8
24 VDC：傳感器電源
M：公共端
DI：輸入信號
DO：輸出信號
4. 硬件配置
2 PULSE 功能模板基本可以和任意ET200S 接口模塊一起使用，本文中以 IM151-3PN 接口模塊為例。
主要軟、硬件列表：
| 名稱 | 訂貨號 | 數量 |
| CPU 315-2 PN/DP | 6ES7 315-2EH13-0AB0 | 1 |
| IM151-3 PN 接口模塊 | 6ES7 151-3BA20-0AB0 | 1 |
| PM-E 電源管理模塊 | 6ES7 138-4CA01-0AA0 | 1 |
| 2 PULSE 脈沖數出模塊 | 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 軟硬件配置
圖 3 系統配置圖
5. 硬件組態及參數配置
按照圖 3 通過網線連接 CPU315-2PN/DP 與 IM151-3PN 的PN 接口并將 ET200S 站的I/O 模板和功能模板安裝好，正確連接電源線和信號線。
打開 STEP7，在管理器中新建一個項目，插入相應的 S7-300 站，進入硬件配置界面，配置 PN I/O 和其他相關模塊（圖 4）。由于本文主要介紹 ET200S 2 PULSE 模塊，其他配置過程不在詳細描述，如有關于 PN I/O 配置的問題請參閱相關手冊和說明，參考鏈接：26707214
圖 4 硬件組態
ET200S 2 PULSE 模塊參數配置界面：
圖 5 2 PULSE 模塊參數界面
其中參數含義：
1. 組診斷；
2. CPU/主站停機時輸出的狀態：可以選擇繼續工作、使用替代值等模式；
3. 通道編號 0；
4. DO 診斷：可以診斷輸出斷線、短路等；
5. 替代值：配合參數 2 使用；
6. 運行模式：更改 2 PULSE 輸出模式，包括脈沖輸出，脈寬調制(PWM)，脈沖串，On/Off 延時等模式；
7. PWM(脈寬調制)的輸出模式：可以使用千分數或者S7 模擬量格式的值；
8. 時基：后面所有跟時間相關的參數都以該參數為時間單位；
9. DI 數字量輸入的功能：可作為普通輸入和硬件使能使用；
10. 接通延時；
11. zui小/脈沖時間；
12. 周期時間；
13. 通道編號 1；
將項目配置好后，存盤編譯并下載，參數配置隨即生效。
6. 編程
該模板跟很多其他的 ET200S 功能模板類似，都是通過外部 I/O 直接對模板進行控制和反饋。ET200S 2 PULSE 模塊輸入/輸出分配詳見表 2，表 3：
控制信號（輸出）：
表 2 輸出地址分配
反饋信號（輸入）
表 3 輸入地址分配
為了便于對該模板地址中的位、字節、字等地址的讀寫，我們根據模板的硬件地址將需要的輸入/輸出地址通過程序映射到一個接口 DB 塊中，以后的操作都針對該 DB 塊中相應的地址進行讀寫即可（見圖 6）：
圖 6 項目程序
7. 模式說明及舉例
7.1.脈沖輸出模式：
脈沖輸出模式可以使 2 PULSE 模塊在輸出使能后通過一定時間的延遲后輸出一個給定脈沖寬度的脈沖輸出。時序請參見圖 7：
圖 7 脈沖輸出時序圖
脈沖數出參數配置：
圖 8 脈沖數出參數配置
在 2 PULSE 模塊參數界面，選擇運行模式為 pulse output，時基為 1ms，DI 輸入功能為普通輸入，所以在運行的時候輸出將不參考硬件使能的狀態。啟動延時設為 1000ms。
通過圖 7 可以看出脈沖輸出模式需要在程序里面給定給兩個主要的數值：脈沖時間和接通延時時間，其中：
脈沖時間 = 給定數值 * 參數設定的時基
接通延時 = 延時系數 * 0.1 * 參數設定的啟動延時
變量表賦值：
圖 9 脈沖數出賦值變量表
根據輸入/輸出地址定義，將相應的值寫到相應的地址中，在本例中數值為：
脈沖時間 = 2000 * 1ms= 2s
接通延時 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
這時，當激活軟件使能 DBX52.0 時，觀察 DB2.DBX0.1 會經過 1s 的延時后輸出一個 2s 寬的脈沖。
7.2.脈寬調制（PWM）模式：
在脈寬調制模式下，該模塊可以輸出一個脈沖序列，用戶可以通過修改輸出值來修改脈沖序列的脈沖寬度，可以通過系數修改脈沖的周期。時序見圖 10
圖 10 脈寬調制（PWM）模式時序圖
脈寬調制(PWM)的參數配置
圖 11 脈寬調制（PWM）模式參數配置
1. 選擇運行模式為脈寬調制(PWM)；
2. 輸出 PWM (脈寬調制)的輸出模式：本例中使用千分數；
3. 時基為 1ms；
4. DI 為普通輸入，不作為硬件使能；
5. 啟動延時為 1000ms；
6. zui小脈沖寬度 10ms (調節脈沖寬度時，zui小不能小于此值)；
7. 脈沖周期時間為 1000ms；
脈寬調制(PWM)模式可以在程序里面給定給兩個主要的數值：脈沖寬度和脈沖周期，其中：
脈沖周期 = 周期系數 * 0.1 * 參數預設的脈沖周期
脈沖寬度 = （給定數值 / 1000） * 脈沖周期
通過變量表賦值：
圖 12 脈寬調制（PWM）模式賦值變量表
根據輸入/輸出地址定義，將相應的值寫到相應的地址中，在本例中數值為：
脈沖周期 =10 * 0.1 * 1000ms = 1s
脈沖寬度 = （500 / 1000） * 1s = 0.5s
這時，當激活軟件使能 DBX52.0 時，觀察 DB2.DBX 0.1 將經過 1s 的延時后輸出一個占空比為 1:1 的 1Hz 頻率脈沖。要改變脈沖寬度，直接修改 DB2.DBW 50 的給定值即可。
7.3.脈沖串輸出模式：
在脈沖串輸出模式中，該模塊可以輸出一個固定脈沖個數的脈沖串，用戶可以定義脈沖個數和修改脈沖周期時間。時序見圖：
圖 13 脈沖串輸出模式時序圖
脈沖串輸出的參數配置：
圖 14 脈沖串輸出模式參數配置
將參數中的運行模式更改為 pulse train，脈沖寬度賦值為 100ms，其他參數與前面模式類似。
脈沖串輸出模式可以在程序里面給定給兩個主要的數值：脈沖個數和脈沖周期，其中：
脈沖個數 = 給定數值
脈沖周期 = 周期系數 * 0.1 * 參數預設的脈沖周期
通過變量表賦值：
圖 15 脈沖串輸出模式賦值變量表
根據輸入/輸出地址定義，將相應的值寫到相應的地址中，在本例中數值為：
脈沖周期 = 2 * 0.1 * 1000ms = 200ms
脈沖個數 = 50
這時，當激活軟件使能 DBX52.0 時，觀察 DB2.DBX 0.1 會經過 1s 的延時后輸出 50 個周期為 200ms 的脈沖串。將該脈沖串接到計數功能模板的輸入做計數，可以由圖16 看到計數的結果為 50 個。要改變脈沖周期，直接修改 DB2.DBW 53 的系數值即可。
圖 16 脈沖串輸出模式計數測試結果
7.4.On/Off-Delay 模式
在 On/Off-Delay 輸出模式下，該模塊輸出可以根據數字量輸入的狀態做延時接通和延時關斷。時序見圖：
圖 17 On/Off-Delay 模式時序圖
On/Off-Delay 的參數配置：
圖 18 On/Off-Delay 模式參數配置
將參數中的運行模式更改為 on-/off-delay，并設定接通延時為 1000ms，其他參數與前面模式類似。
On/Off-Delay 模式可以在程序里面給定給兩個主要的數值：關斷延時時間和接通延時時間，其中：
關斷延時 = 給定數值 * 參數預設的時基
接通延時 = 接通延時系數 * 0.1 * 參數預設的接通延時
通過變量表賦值：
圖 19 On/Off-Delay 模式賦值變量表
根據輸入/輸出地址定義，將相應的值寫到相應的地址中，在本例中數值為：
關斷延時時間 = 1000 * 1ms = 1s
接通延時時間 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
這時，激活軟件使能 DBX52.0 后，觀察輸入狀態 DB2.DBX 0.2 和輸出狀態 DB2.DBX 0.1，當數字量輸入接通后，數字量輸出經過 1s 的延時后接通；當數字量輸入斷開后，數字量輸出經過 1s 的延時后斷開。
ET200S 2 PULSE有兩個通道脈沖輸出，本文只針對*個通道進行描述，第二通道的使用方法與*通道相同，而且兩個通道可以獨立使用不同的操作模式，互不干擾。如要了解更多關于此模塊的使用方法、診斷方法、技術參數等內容，請參見模塊手冊《ET 200S Technological Functions》。該手冊可以通過下面的鏈接下載：9264111
關鍵詞
功能模塊 2 PULSE, 脈沖輸出模式， 脈寬調制模式該文檔的目的是為了滿足打印已組態好的無運行數據的 HMI 畫面的需求。
圖. 01
圖. 02
圖. 03
圖. 04
圖. 05
1. 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zui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：
| 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》。
西門子S7300介紹：
簡單的結構使得S7-300 使用靈活且易于維護：安裝模塊：只需簡單地將模塊掛在安裝導軌上，，轉動到位然后鎖緊螺釘。 集成的背板總線：
背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。 模塊采用機械編碼，更換極為容易：更換模塊時，必須擰下
模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。現場證明可靠的
連接：對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。 TOP 連接：為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3
線連接系統提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。 規定的安裝深度：所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因
此，所有模塊應有明確的安裝深度。無插槽規則:信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統可自行組態。擴展若用戶的
自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則對 S7300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：*控制器和3個擴展機架
zui多可連接32個模塊：總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到*控制器（CC）。每個CC/EU 可以連接八個模塊。 通過接口模板連接：每個 CC
/ EU 都有自己的接口模塊。在*控制器上它總是被插在 CPU旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。通過 IM 365 擴展：1個擴展裝置
zui遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。 通過 IM 360/361擴展：3個擴展裝置 CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU之間的zui遠距離為0m。
單獨安裝：對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。 靈活的安裝選項：CC/EU既可
以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以較大限度滿足空間要求。
S7-300 具有不同的通信接口：
連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網總線系統的通信處理器。 用于點到點連接的通信處理器 多點接口 (MPI), 集成在
CPU 中；是一種經濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統。PROFIBUS DP進行過
程通信SIMATICS7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP總線系統。通過帶有 PROFIBUS
DP主站/從站接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式
I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。
SIMATIC S7-300（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S7-400（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PR
OFIBUS DP CP） SIMATIC C7 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H帶
IM 308 SIMATIC 505出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。
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