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湖南咏靖自动化设备有限公司
主营：西门子PLC,电线电缆,DP接头
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涉及产品
1 概述
HART 通信是在4-20mA信号上叠加一个幅值为±0.5mA的正弦波信号，通过调整正弦波的频率来表示信号0和1，如下图所示1200Hz表示1，2200Hz表示0。HART通信是基于请求/响应的方式，即主站向从站发送请求命令，从站收到请求命令后，将数据返回给主站。
图1-1 叠加在4-20mA上的Hart信号
HART命令可以分为以下三类：
| 分类 | 特点 | 举例 |
| 通用HART命令 | 所有HART仪表都必须支持 | 0：读取厂家、设备、版本等标识 |
| 1：读取主过程变量及其单位 | ||
| 2：读取输出电流及其百分比 | ||
| 3：读取输出电流及四个预定义的动态变量 | ||
| 13/18：读、写取设备标签、描述和日期 | ||
| 常用HART命令 | 通常情况下，HART仪表都支持 | 35：设定量程范围 |
| 42：对仪表进行主复位 | ||
| 49/50：写动态变量分配 | ||
| 40：强制电流输出 | ||
| 设备特定的HART命令 | 与厂家和设备相关 | 具体参考仪表厂家提供的手册 |
接下来以通用HART命令3和设备特定HART命令171为例，介绍西门子8通道HART通信模块6ES7 331-7TF01-0AB0，如何发送命令给仪表，如何接收仪表返回数据。
2 HART通用命令3的使用
以西门子电磁流量计MAG6000为例，说明如何通过HART通用命令3读取瞬时流量和累计流量。
相关软件及硬件：
STEP V5.5 SP2
6ES7 153-0BA02-0XB0
6ES7 331-7TF01-0AB0 （E-Stand: 3）
电磁流量计MAG 6000
HART 通信模块 FDK: 085U0226 V2.01
图2-1 相关硬件
命令3为HART通用命令，所有厂家的HART设备都支持该命令，通过该命令可以读取设备的输出电流，以及四个动态变量PV、SV、TV和QV，不同仪表对四个变量有不同的定义。对于西门子电磁流量计MAG6000，命令3返回的具体内容如下：
| 字节 | 含义 | MAG6000 |
| Byte 0-3 | 输出电流 (mA) | 输出电流 (mA) |
| Byte 4 | PV 单位 | m3/s |
| Byte 5-8 | PV数值 | 瞬时流量 |
| Byte 9 | SV单位 | m3 |
| Byte 10-13 | SV 数值 | 累计量1（正向累计量） |
| Byte 14 | TV 单位 | m3 |
| Byte 15-18 | TV 数值 | 累计量2（反向累计量） |
| Byte 19 | QV单位 | |
| Byte 20-23 | QV数值 | 未分配 |
2.1硬件组态及设置
打开硬件组态窗口，在ET200M下插入HART模块，如下图所示：
图2-2 硬件组态
图2-3 插入Hart模块
如果该电脑上安装了SIMATIC PDM软件，可以在相应通道插入HART Field Device，这样双击该通道即可进入该仪表的参数化界面。
插入HART 6ES7331-7TF01-0AB0时，一定要插入V3.X版本的，如下图所示。因为只有V3.X版本模块发送HART命令时，支持表2-1所示的紧凑信息格式：
图2-4 选择V3.x版本的Hart模块
表2-1 紧凑信息格式
注意：同样是HART模块6ES7331-7TF01-0AB0，如果E-Stand版本小于3，那么在硬件组态时需要选择下图所示的模块。在发送HART命令时，必须使用透明信息格式（除命令0外，其它命令必须使用HART长地址，即必须包含厂家ID、设备ID等地址信息），具体操作请参考目录1。下文以紧凑型数据格式为例进行说明。
图2-5 低版本的Hart模块
设置模块属性，如下图所示：
图2-6 Hart模块的参数设置
设置完成之后，编译保存并下载到CPU中。
2.2 编程调试
首先，按照如下结构，创建一个共享DB（例如DB1）：
图2-7 创建DB1
接下来，创建数据返回数据块DB2，内容如下：
图2-8 创建DB2
最后，在OB1中调用SFC58和SFC59。
HART模块6ES7 331-7TF01-0AB0有8个通道，每个通道可以连接一块HART仪表。每个通道对应两个记录，分别用于命令的发送和数据的接收，对应SFC58/59的RECNUM管脚。
| 通道1 | 通道2 | 通道3 | 通道4 | 通道5 | 通道6 | 通道7 | 通道8 | |
| 发送 | 80 | 82 | 84 | 86 | 88 | 90 | 92 | 94 |
| 接收 | 81 | 83 | 85 | 87 | 89 | 91 | 93 | 95 |
现在我们将电磁流量计连接在通道1，所以需要通过SFC 58 的RECNUM=80（即16#50）发送命令，然后通过SFC59的RECNUM=81（即16#51）接收仪表返回的数据。
图2-9 调用程序
在变量表中进行调试，首先将M0.1置1，PLC通过SFC58发送命令3给仪表，然后将M0.3置1，接收仪表返回数据。（注意：不要将M0.1和M0.3同时置1。）
图2-10 读取到的数据
其它通信状态，含义如下图所示：
3 HART设备相关命令的使用
以西门子质量流量计MASS6000为例，说明如何通过设备相关命令171读取累积量。
| 命令代码 | 命令 | 返回数据 |
| 171（读取累计量） |
Byte 0 累计量序号： 0：返回值为累计量1 1：返回值为累计量2 |
Byte 0 累计量单位 Byte1-4 累计量数值 Byte 5 累计量序号 |
累积量1和2的含义可以通过流量计菜单进行设置，在该例中累计量1对应正向质量累积量，如下图所示：
图3-1 设置累积量1
累积量2对应正向体积累积量，如下图所示：
图3-2 设置累积量2
（1） 首先，创建命令发送数据块DB1，用来存放命令171对应的数据帧。
图3-3 创建DB1
其中DB3.DBB4为命令代码中包含的数据，比如发送命令171时需要1个byte来*读取累计量1还是累计量2，如下表所示：
| 命令代码 | 命令 | 返回数据 |
| 171 （读取累计量） |
Byte 0 累计量序号 0：返回值为累计量1 1：返回值为累计量2 |
Byte 0 累计量单位 Byte1-4 累计量数值 Byte 5 累计量序号 |
DB3.DBB3为命令中包含的数据的长度，比如命令171需要1个byte，命令3中不包含任何数据。
（2） 创建DB2用于接收命令171的返回数据
图3-4 创建DB2
（3） 在OB1中通过SFC58/59发送命令和接收数据
图3-5 调用SFC58/59
（4） 在变量表中进行调试
首先将M0.1置1，PLC通过SFC58发送命令171给仪表：