发布日期：2021/9/17

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。

 

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：

设置每台HART从站协议设备的短地址

在HT-123中配置HPM-610读写HART从站协议设备参数的命令

设置PROFIBUS地址

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。

 

 

 

 

 

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。

 

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。

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。

 

 

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）

 

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。

 

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。