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网关应用于水泥行业
——将36个点的温度值送入控制室内的控制系统中

关键词:hart总线,profibus总线,hart/profibus转换模块


巢湖××公司隶属于“中国企业500强”第57位的中国铁路物资股份有限公司,2009年公司投资六亿元新建一条日产4500吨的水泥熟料生产线,为了高效的管理和生产,这条线采用了新型干法旋窑生产工艺,计算机中央控制系统和生料配料自动跟踪控制系统等新型设备。在实施的过程中,使用了hart/profibus网关hpm-610来实现hart仪表与profibus总线的互联。


一、系统组成

整个生产线的自动控制系统由3部分组成:现场设备、plc室内的各类控制器、控制室内的中央控制系统。中央控制系统与plc室内的各类控制器通过profibus dp总线进行通讯。控制器负责采集或控制100米以外的各类现场设备。

在回转窑现场,共有36个温度测量点和56个压力测量点。控制系统需要对这些测量点进行实时监控。为节省电缆的成本,这些测量点上的仪表都是两线制(两根电源线),其中36个温度变送器采用hart通讯协议。上海泗博自动化的hart/profibus协议网关hpm-610在这里,通过hart协议将现场温度变送器的测量值映射到profibus数据上,再传到控制系统。

hpm610_1

上图为现场的布线示意图,其中从回转窑到plc控制室引3对长达200米的24v电源线。每对电源线在现场部分并联了12台温度变送器,在plc控制室部分连接三台hpm-610和24v电源。

hart协议在仪表上应用广泛,它以电源线为通讯介质,并允许一对电源线至多可接15台现场仪表。用hart协议可读取仪表的测量值,输出值等,还可以对仪表进行校准,设置等维护工作。

hpm-610作为hart协议转profibus协议的网关,它最多可带15台现场hart协议设备。在此应用中,它将读到的12台温度变送器的温度值映射到profibus总线,这样控制室内的控制系统通过寻址hpm-610网关就可以读到每个温度变送器所测量的值,并进行相应的处理工作。

 

二、hpm-610网关在本例中的使用说明

在此案例中,需要对hpm-610及现场hart设备做如下操作:

  1. 设置每台hart从站协议设备的短地址
  2. 在ht-123中配置hpm-610读写hart从站协议设备参数的命令
  3. 设置profibus地址
  4. profibus dp主站控制系统中导入hpm-610的gsd文件并进行相关组态
1、设置每台设备的短地址:

为了进行hart的多点连接,首先要为每台设备设置不同的地址。通常用hart手操器就可以方便地对设备进行地址的修改,在没有hart手操器的情况下,用hpm-610和配套配置软件ht-123也可以修改hart从站设备的地址。方法如下:

1.1 将一台hart设备连到hpm-610网关;
1.2 在ht-123中,配置hpm-610的hart通道参数为单点,添加一个0号节点,并为其配置1号命令和6号命令。其中1号命令配置为:接收数据长度 7,轮询输出;6号命令配置为:发送数据长度 1,接收数据长度4, 逢变输出。

hpm610_3


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hpm610_5


1.3 通过拨动网关下方的1号拨码开关令网关进入调试模式。将网关的rs232接口与电脑连接,最后给网关通电。
1.4 用网关配置软件ht-123里的“诊断”功能和0号节点中的6号命令就可以修改节点的地址。

hpm610_6


2、在ht-123中配置hpm-610读写hart从站设备参数的命令:

依次为每台仪表设置完地址后,就可以进行hart的多点通讯组网,首先根据下图将设备连到hart总线上。

hpm610_7
图2

在网关配置软件ht-123中配置网关的hart通道网络模式为多点,添加12个节点,为每个节点配置1号命令,1号命令的输入数据长度设为7。

hpm610_8

 

3、设置profibus地址:

hpm-610在hart侧作为主站,在profibus侧作为从站。hpm-610提供两种方法设置profibus地址:一个是通过配置软件ht-123设置,然后再下载到网关里;另一个比较方便的是通过网关面板上的“set”按钮来设置。具体的设置方法请见说明书。设置完成之后网关重新上电,profibus的地址将会显示在网关的数码管上。

4、在profibus dp主站控制系统中导入hpm-610的gsd文件并进行相关组态(以step7为例说明)

hpm610_9

现场有36台温度变送器仪表,其中每12台温度变送器仪表需要连接1台hpm-610,如上图所示,需要使用3台hpm-610才能将现场36台温度变送器仪表的数据读取上来。

在控制系统中导入hpm-610的gsd文件,本例中需要读取的每台hart从站设备的数据有7个字节,则一台hpm-610连接12台hart从站,共需要7×12=84个字节,因此在每个hpm-610的对应槽位中拖入(2+8+32)个word即可。

hpm610_10

每台温度变送器对网关hpm-610发出的1号命令做出的响应字节中的后4个字节组成一个浮点数表示测量值。因此在profibus dp主站中根据公式:“7×(设备地址-1)+3”来确定每个设备变量在数据块中的存放起始地址。然后查看方式选为real型,即可读出现场设备的测量值(温度值)。

 

三、总结

在该系统中,应用上海泗博自动化的hart/profibus网关hpm-610的优势在于:

    • 降低了布线的成本。若每米电缆的价格是7元,那么12个设备的电缆价格就要超过1万6;
    • 提高了控制能力。通过hpm-610网关,直接将仪表的测量值通过profibus总线传到了控制系统。控制系统可以直接读出现场测量值,方便了以后的处理工作。

 

四、相关协议


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