HART/PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)HPM-610應(yīng)用于水泥行業(yè)  ——將36個(gè)點(diǎn)的溫度值送入控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)中 

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

巢湖??公司隸屬于“中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)”第57位的中國(guó)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(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)和生料配料自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)等新型設(shè)備。在實(shí)施的過(guò)程中，使用了HART/PROFIBUS網(wǎng)關(guān)HPM-610來(lái)實(shí)現(xiàn)HART儀表與PROFIBUS總線的互聯(lián)。

一、系統(tǒng)組成

整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)由3部分組成：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、PLC室內(nèi)的各類(lèi)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(lèi)控制器通過(guò)PROFIBUS DP總線進(jìn)行通訊?？刂破髫?fù)責(zé)采集或控制100米以外的各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

在回轉(zhuǎn)窯現(xiàn)場(chǎng)，共有36個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)和56個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)需要對(duì)這些測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。為節(jié)省電纜的成本，這些測(cè)量點(diǎn)上的儀表都是兩線制（兩根電源線），其中36個(gè)溫度變送器采用HART通訊協(xié)議。上海泗博自動(dòng)化的HART/PROFIBUS協(xié)議網(wǎng)關(guān)HPM-610在這里，通過(guò)HART協(xié)議將現(xiàn)場(chǎng)溫度變送器的測(cè)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(chǎng)的布線示意圖，其中從回轉(zhuǎn)窯到PLC控制室引3對(duì)長(zhǎng)達(dá)200米的24V電源線。每對(duì)電源線在現(xiàn)場(chǎng)部分并聯(lián)了12臺(tái)溫度變送器，在PLC控制室部分連接三臺(tái)HPM-610和24V電源。

HART協(xié)議在儀表上應(yīng)用廣泛，它以電源線為通訊介質(zhì)，并允許一對(duì)電源線至多可接15臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表。用HART協(xié)議可讀取儀表的測(cè)量值，輸出值等，還可以對(duì)儀表進(jìn)行校準(zhǔn)，設(shè)置等維護(hù)工作。

HPM-610作為HART協(xié)議轉(zhuǎn)PROFIBUS協(xié)議的網(wǎng)關(guān)，它最多可帶15臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)HART協(xié)議設(shè)備。在此應(yīng)用中，它將讀到的12臺(tái)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(guò)尋址HPM-610網(wǎng)關(guān)就可以讀到每個(gè)溫度變送器所測(cè)量的值，并進(jìn)行相應(yīng)的處理工作。

二、HPM-610網(wǎng)關(guān)在本例中的使用說(shuō)明

在此案例中，需要對(duì)HPM-610及現(xiàn)場(chǎng)HART設(shè)備做如下操作：

1. 設(shè)置每臺(tái)HART從站協(xié)議設(shè)備的短地址

2. 在HT-123中配置HPM-610讀寫(xiě)HART從站協(xié)議設(shè)備參數(shù)的命令

3. 設(shè)置PROFIBUS地址

4. PROFIBUS DP主站控制系統(tǒng)中導(dǎo)入HPM-610的GSD文件并進(jìn)行相關(guān)組態(tài)

1、設(shè)置每臺(tái)設(shè)備的短地址：

為了進(jìn)行HART的多點(diǎn)連接，首先要為每臺(tái)設(shè)備設(shè)置不同的地址。通常用HART手操器就可以方便地對(duì)設(shè)備進(jìn)行地址的修改，在沒(méi)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(shè)備的地址。方法如下：

1.1 將一臺(tái)HART設(shè)備連到HPM-610網(wǎng)關(guān)； 1.2 在HT-123中，配置HPM-610的HART通道參數(shù)為單點(diǎn)，添加一個(gè)0號(hào)節(jié)點(diǎn)，并為其配置1號(hào)命令和6號(hào)命令。其中1號(hào)命令配置為：接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 7，輪詢(xún)輸出；6號(hào)命令配置為：發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 1，接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度4， 逢變輸出。

1.3 通過(guò)撥動(dòng)網(wǎng)關(guān)下方的1號(hào)撥碼開(kāi)關(guān)令網(wǎng)關(guān)進(jìn)入調(diào)試模式。將網(wǎng)關(guān)的RS232接口與電腦連接，最后給網(wǎng)關(guān)通電。 1.4 用網(wǎng)關(guān)配置軟件HT-123里的“診斷”功能和0號(hào)節(jié)點(diǎn)中的6號(hào)命令就可以修改節(jié)點(diǎn)的地址。

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

依次為每臺(tái)儀表設(shè)置完地址后，就可以進(jìn)行HART的多點(diǎn)通訊組網(wǎng)，首先根據(jù)下圖將設(shè)備連到HART總線上。

圖2

在網(wǎng)關(guān)配置軟件HT-123中配置網(wǎng)關(guān)的HART通道網(wǎng)絡(luò)模式為多點(diǎn)，添加12個(gè)節(jié)點(diǎn)，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置1號(hào)命令，1號(hào)命令的輸入數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)為7。

3、設(shè)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(shè)置PROFIBUS地址：一個(gè)是通過(guò)配置軟件HT-123設(shè)置，然后再下載到網(wǎng)關(guān)里；另一個(gè)比較方便的是通過(guò)網(wǎng)關(guān)面板上的“SET”按鈕來(lái)設(shè)置。具體的設(shè)置方法請(qǐng)見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。設(shè)置完成之后網(wǎng)關(guān)重新上電，PROFIBUS的地址將會(huì)顯示在網(wǎng)關(guān)的數(shù)碼管上。

4、在PROFIBUS DP主站控制系統(tǒng)中導(dǎo)入HPM-610的GSD文件并進(jìn)行相關(guān)組態(tài)（以STEP7為例說(shuō)明）

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

在控制系統(tǒng)中導(dǎo)入HPM-610的GSD文件，本例中需要讀取的每臺(tái)HART從站設(shè)備的數(shù)據(jù)有7個(gè)字節(jié)，則一臺(tái)HPM-610連接12臺(tái)HART從站，共需要7?12=84個(gè)字節(jié)，因此在每個(gè)HPM-610的對(duì)應(yīng)槽位中拖入（2 8 32）個(gè)WORD即可。

每臺(tái)溫度變送器對(duì)網(wǎng)關(guān)HPM-610發(fā)出的1號(hào)命令做出的響應(yīng)字節(jié)中的后4個(gè)字節(jié)組成一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)表示測(cè)量值。因此在PROFIBUS DP主站中根據(jù)公式：“7?（設(shè)備地址-1） 3”來(lái)確定每個(gè)設(shè)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(chǎng)設(shè)備的測(cè)量值（溫度值）。

三、總結(jié)

在該系統(tǒng)中，應(yīng)用上海泗博自動(dòng)化的HART/PROFIBUS網(wǎng)關(guān)HPM-610的優(yōu)勢(shì)在于：

• 降低了布線的成本。若每米電纜的價(jià)格是7元，那么12個(gè)設(shè)備的電纜價(jià)格就要超過(guò)1萬(wàn)6；

• 提高了控制能力。通過(guò)HPM-610網(wǎng)關(guān)，直接將儀表的測(cè)量值通過(guò)PROFIBUS總線傳到了控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以直接讀出現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值，方便了以后的處理工作。

四、相關(guān)協(xié)議

PROFIBUS DP協(xié)議、HART協(xié)議