HART/PROFIBUS DP網(wǎng)關HPM-610應用于水泥行業(yè) 
——將36個點的溫度值送入控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)中 

 

關鍵詞：HART總線，PROFIBUS總線，HART/PROFIBUS轉(zhuǎn)換模塊

巢湖××公司隸屬于“中國企業(yè)500強”第57位的中國鐵路物資股份有限公司，2009年公司投資六億元新建一條日產(chǎn)4500噸的水泥熟料生產(chǎn)線，為了高效的管理和生產(chǎn)，這條線采用了新型干法旋窯生產(chǎn)工藝，計算機中央控制系統(tǒng)和生料配料自動跟蹤控制系統(tǒng)等新型設備。在實施的過程中，使用了HART/PROFIBUS網(wǎng)關HPM-610來實現(xiàn)HART儀表與PROFIBUS總線的互聯(lián)。

一、系統(tǒng)組成
 

整個生產(chǎn)線的自動控制系統(tǒng)由3部分組成：現(xiàn)場設備、PLC室內(nèi)的各類控制器、控制室內(nèi)的中央控制系統(tǒng)。中央控制系統(tǒng)與PLC室內(nèi)的各類控制器通過PROFIBUS DP總線進行通訊。控制器負責采集或控制100米以外的各類現(xiàn)場設備。

在回轉(zhuǎn)窯現(xiàn)場，共有36個溫度測量點和56個壓力測量點。控制系統(tǒng)需要對這些測量點進行實時監(jiān)控。為節(jié)省電纜的成本，這些測量點上的儀表都是兩線制（兩根電源線），其中36個溫度變送器采用HART通訊協(xié)議。上海泗博自動化的HART/PROFIBUS協(xié)議網(wǎng)關HPM-610在這里，通過HART協(xié)議將現(xiàn)場溫度變送器的測量值映射到PROFIBUS數(shù)據(jù)上，再傳到控制系統(tǒng)。

上圖為現(xiàn)場的布線示意圖，其中從回轉(zhuǎn)窯到PLC控制室引3對長達200米的24V電源線。每對電源線在現(xiàn)場部分并聯(lián)了12臺溫度變送器，在PLC控制室部分連接三臺HPM-610和24V電源。

HART協(xié)議在儀表上應用廣泛，它以電源線為通訊介質(zhì)，并允許一對電源線至多可接15臺現(xiàn)場儀表。用HART協(xié)議可讀取儀表的測量值，輸出值等，還可以對儀表進行校準，設置等維護工作。

HPM-610作為HART協(xié)議轉(zhuǎn)PROFIBUS協(xié)議的網(wǎng)關，它最多可帶15臺現(xiàn)場HART協(xié)議設備。在此應用中，它將讀到的12臺溫度變送器的溫度值映射到PROFIBUS總線，這樣控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)通過尋址HPM-610網(wǎng)關就可以讀到每個溫度變送器所測量的值，并進行相應的處理工作。

二、HPM-610網(wǎng)關在本例中的使用說明
 

在此案例中，需要對HPM-610及現(xiàn)場HART設備做如下操作：

1. 設置每臺HART從站協(xié)議設備的短地址
2. 在HT-123中配置HPM-610讀寫HART從站協(xié)議設備參數(shù)的命令
3. 設置PROFIBUS地址
4. PROFIBUS DP主站控制系統(tǒng)中導入HPM-610的GSD文件并進行相關組態(tài)

1、設置每臺設備的短地址：
 

為了進行HART的多點連接，首先要為每臺設備設置不同的地址。通常用HART手操器就可以方便地對設備進行地址的修改，在沒有HART手操器的情況下，用HPM-610和配套配置軟件HT-123也可以修改HART從站設備的地址。方法如下：

1.1 將一臺HART設備連到HPM-610網(wǎng)關；
1.2 在HT-123中，配置HPM-610的HART通道參數(shù)為單點，添加一個0號節(jié)點，并為其配置1號命令和6號命令。其中1號命令配置為：接收數(shù)據(jù)長度 7，輪詢輸出；6號命令配置為：發(fā)送數(shù)據(jù)長度 1，接收數(shù)據(jù)長度4， 逢變輸出。

1.3 通過撥動網(wǎng)關下方的1號撥碼開關令網(wǎng)關進入調(diào)試模式。將網(wǎng)關的RS232接口與電腦連接，最后給網(wǎng)關通電。
1.4 用網(wǎng)關配置軟件HT-123里的“診斷”功能和0號節(jié)點中的6號命令就可以修改節(jié)點的地址。
 

2、在HT-123中配置HPM-610讀寫HART從站設備參數(shù)的命令：
 

依次為每臺儀表設置完地址后，就可以進行HART的多點通訊組網(wǎng)，首先根據(jù)下圖將設備連到HART總線上。

圖2

在網(wǎng)關配置軟件HT-123中配置網(wǎng)關的HART通道網(wǎng)絡模式為多點，添加12個節(jié)點，為每個節(jié)點配置1號命令，1號命令的輸入數(shù)據(jù)長度設為7。
 

3、設置PROFIBUS地址：
 

HPM-610在HART側(cè)作為主站，在PROFIBUS側(cè)作為從站。HPM-610提供兩種方法設置PROFIBUS地址：一個是通過配置軟件HT-123設置，然后再下載到網(wǎng)關里；另一個比較方便的是通過網(wǎng)關面板上的“SET”按鈕來設置。具體的設置方法請見說明書。設置完成之后網(wǎng)關重新上電，PROFIBUS的地址將會顯示在網(wǎng)關的數(shù)碼管上。

4、在PROFIBUS DP主站控制系統(tǒng)中導入HPM-610的GSD文件并進行相關組態(tài)（以STEP7為例說明）
 

現(xiàn)場有36臺溫度變送器儀表，其中每12臺溫度變送器儀表需要連接1臺HPM-610，如上圖所示，需要使用3臺HPM-610才能將現(xiàn)場36臺溫度變送器儀表的數(shù)據(jù)讀取上來。

在控制系統(tǒng)中導入HPM-610的GSD文件，本例中需要讀取的每臺HART從站設備的數(shù)據(jù)有7個字節(jié)，則一臺HPM-610連接12臺HART從站，共需要7×12=84個字節(jié)，因此在每個HPM-610的對應槽位中拖入（2+8+32）個WORD即可。

每臺溫度變送器對網(wǎng)關HPM-610發(fā)出的1號命令做出的響應字節(jié)中的后4個字節(jié)組成一個浮點數(shù)表示測量值。因此在PROFIBUS DP主站中根據(jù)公式：“7×（設備地址-1）+3”來確定每個設備變量在數(shù)據(jù)塊中的存放起始地址。然后查看方式選為real型，即可讀出現(xiàn)場設備的測量值（溫度值）。

三、總結(jié)
 

在該系統(tǒng)中，應用上海泗博自動化的HART/PROFIBUS網(wǎng)關HPM-610的優(yōu)勢在于：

• 降低了布線的成本。若每米電纜的價格是7元，那么12個設備的電纜價格就要超過1萬6；
• 提高了控制能力。通過HPM-610網(wǎng)關，直接將儀表的測量值通過PROFIBUS總線傳到了控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)可以直接讀出現(xiàn)場測量值，方便了以后的處理工作。