西门子 6ES7142-6BG00-0AB0 西门子 6ES7142-6BG00-0AB0 西门子 6ES7142-6BG00-0AB0
SIMATIC DP，ET 200ECO PN， 8 DO 24V DC/1.3A；8xM12， 防护方式 IP67
|
建议同时购买：
 6ES7131-6BH00-0BA0
*** 备件 *** SIMATIC ET 200SP， 数字式输入端模块， 数字输入 16个 24V DC 标准型， 适合用于 A0 类型的基座单元， 颜色代码 CC00， 模块
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
描述
AI 能量计模块表为测量连接到线圈的电流而设计(连接 IL1, IL2 和 IL3)。要获得正确的测量结果且避免电流变送器的过载或损坏，必须满足某些要求。本条目会帮助解决这个问题。
电流变换器的选择
下列精度等级的变送器类型可以连接到AI能量计模块表：
使用的变送器的最小负荷功率在AI 能量计模块表的技术数据中指定。
连接电缆的最大长度
为避免电流变送器的过载或损坏，您必须保证电流变送器的工作负荷在技术数据表标称的Zn ( 单位：VA)以下。所以，总的负荷阻抗（包括连接电缆的电阻和AI能量计模块表的内部电阻（参看图 01）必须低于指定的电阻值（取决于Zn 和 Imax）。
图 01
连接电缆的电阻最大值来自于下面的计算公式。
图 02
RL= 线电阻，单位：欧姆
ZN= 电流变换器的标称负载阻抗，单位：VA
I= 电流变换器的次级电流
Rload= 能量计模块表的电阻 = 25 mΩ
您可以从单位为欧姆的最大线电阻来计算连接电缆的最大长度。请参考使用的连接电缆的技术数据表。
注意事项
连接电缆（穿过能量计模块前后）的最大长度一定不能超过200m。
例 1
电流变送器 500/5A
应用中的最大初级电流: 400A -> 最大次级电流: 4A
能量计模块表的负载，包括连接电阻: R = 25 mΩ
电流变送器的标称负荷阻抗 ZN: 5VA
图 03
所以在线圈和ET 200SP端子之间的最大线电阻一定不能超过 292.5mΩ.
例 2
电流变送器 200/1A
应用中的最大初级电流: 160A -> 最大次级电流: 0.8A
能量计模块表的负载，包括连接电阻:R = 25 mΩ
电流变送器的标称负荷阻抗 ZN: 1.25VA
图 04
所以在线圈和ET 200SP端子之间的最大线电阻不能超过 1.92mΩ.
线电阻
表2包含快速估算时铜线的典型电阻值。铜线的电阻由下列公式计算：
图. 05
R = 线电阻，单位：欧姆
ρCU =铜线具体的电阻= 0.0178 Ωmm2/m
I = 线长，单位：米
A = 线截面积，单位：mm2
| 横截面积 | AWG | 0.1m | 0.5m | 1m | 5m | 10m | 100m | 1000m |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.14mm² | 26 | 12.7mΩ | 63.6mΩ | 127.1mΩ | 635.7mΩ | 1.3Ω | 12.7Ω | 127.1Ω |
| 0.25mm² | 24 | 7.1mΩ | 35.6mΩ | 71.2mΩ | 365mΩ | 712mΩ | 7.1Ω | 71.2Ω |
| 0.34mm² | 22 | 5.2mΩ | 26.2mΩ | 52.4mΩ | 261.8mΩ | 523.5mΩ | 5.2Ω | 52.4Ω |
| 0.5mm² | 21 | 3.6mΩ | 17.8mΩ | 35.6mΩ | 178mΩ | 356mΩ | 3.6Ω | 35.6Ω |
| 0.75mm² | 19/20 | 2.4mΩ | 11.9mΩ | 23.7mΩ | 118.7mΩ | 237.3mΩ | 2.4Ω | 23.7Ω |
| 1.0mm² | 18 | 1.8mΩ | 8.9mΩ | 17.8mΩ | 89mΩ | 178mΩ | 1.8Ω | 17.8Ω |
| 1.5mm² | 16 | 1.2mΩ | 5.9mΩ | 11.9mΩ | 59.3mΩ | 118.7mΩ | 1.2Ω | 11.9Ω |
| 2.5mm² | 14 | 0.7mΩ | 3.6mΩ | 7.1mΩ | 35.6mΩ | 71.2mΩ | 712mΩ | 7.1Ω |
表 1
当连接线圈时您必须增加前后路径的电缆长度。
下面的表格是为了采集测量数据能够与AI能量计模块连接的电流变送器的信息。
4NC5型的电流变送器
| 电流变送器 | 货号 | 精度等级 |
|---|---|---|
|
环形电流变送器50/1A 2.5VA |
4NC5112-0BC20 | 3 |
|
环形电流变送器50/5A 2.5VA |
4NC5112-2BC20 | 3 |
|
环形电流变送器60/1A 2.5VA |
4NC5113-0BC20 | 3 |
|
环形电流变送器75/5A 2.5VA |
4NC5113-2BC20 | 3 |
|
环形电流变送器100/1A 2.5VA |
4NC5115-0BC20 | 3 |
|
环形电流变送器100/5A 2.5VA |
4NC5115-2BC20 | 3 |
|
环形电流变送器150/1A 2.5VA |
4NC5117-0CC20 | 1 |
|
环形电流变送器150/5A 2.5VA |
4NC5117-2CC20 | 1 |
|
环形电流变送器200/1A 5VA |
4NC5121-0CC20 | 1 |
|
环形电流变送器200/5A 5VA |
4NC5121-2CC20 | 1 |
|
环形电流变送器250/1A 5VA |
1 | |
|
环形电流变送器250/5A 5VA |
1 | |
|
环形电流变送器300/1A 5VA |
1 | |
|
环形电流变送器300/5A 5VA |
1 | |
|
环形电流变送器400/1A 5VA |
1 | |
|
环形电流变送器400/5A 5VA |
1 | |
|
环形电流变送器500/1A 5VA |
4NC5326-0CE20 | 1 |
|
环形电流变送器500/5A 5VA |
4NC5326-2CE20 | 1 |
|
环形电流变送器600/1A 5VA |
4NC5327-0CE20 | 1 |
|
环形电流变送器600/5A 5VA |
4NC5327-2CE20 | 1 |
|
环形电流变送器750/1A 5VA |
4NC5328-0CE20 | 1 |
|
环形电流变送器750/5A 5VA |
4NC5328-2CE20 | 1 |
| 环形电流变送器1000/1A 10VA | 4NC5431-0CH20 | 1 |
| 环形电流变送器1000/5A 10VA | 4NC5431-2CH20 | 1 |
| 环形电流变送器1250/1A 10VA | 4NC5433-0CH20 | 1 |
| 环形电流变送器1250/5A 10VA | 4NC5433-2CH20 | 1 |
| 环形电流变送器1500/1A 10VA | 4NC5434-0CH20 | 1 |
| 环形电流变送器1500/5A 10VA | 4NC5434-2CH20 | 1 |
表 2
7KT12型的电流变送器
| 电流变送器 | 订货号 | 精度等级 |
|---|---|---|
| 电流变送器AC 3x60/5A | 7KT1200 | 1 |
| 电流变送器AC 3x100/5A | 7KT1201 | 1 |
| 电流变送器AC 3x150/5A | 7KT1202 | 1 |
表 3
3NJ69x0-3Bxxx型的电流变送器
|
电流变送器
|
订货号
|
精度等级
|
|---|---|---|
| 电流变送器50/1A 1VA | 3NJ6920-3BB11 | 1 |
| 电流变送器50/5A 1VA | 3NJ6920-3BB21 | 1 |
| 电流变送器100/1A 2.5VA | 3NJ6920-3BD11 | 1 |
| 电流变送器100/1A 1.5VA | 3NJ6920-3BD12 | 0.5 |
| 电流变送器100/1A calibrated 1.5VA | 3NJ6920-3BD13 | 0.5 |
| 电流变速器100/5A 2.5VA | 3NJ6920-3BD21 | 1 |
| 电流变送器100/5A 1.5VA | 3NJ6920-3BD22 | 0.5 |
| 电流变送器100/5A calibrated 1.5VA | 3NJ6920-3BD23 | 0.5 |
| 电流变送器150/1A 2.5VA | 3NJ6920-3BE11 | 1 |
| 电流变送器150/1A 1.5VA | 3NJ6920-3BE12 | 0.5 |
| 电流变送器150/1A 1VA | 3NJ6920-3BE13 | 0.5 |
| 电流变送器150/5A 2.5VA | 3NJ6920-3BE21 | 1 |
| 电流变送器150/5A 1.5VA | 3NJ6920-3BE22 | 0.5 |
| 电流变送器150/5A calibrated 1.5VA | 3NJ6920-3BE23 | 0.5 |
| 电流变送器200/1A 2.5VA | 3NJ6930-3BF11 | 1 |
| 电流变送器200/1A 5VA | 3NJ6930-3BF12 | 0.5 |
| 电流变送器200/5A 2.5VA | 3NJ6930-3BF21 | 1 |
| 电流变送器200/5A 2.5VA | 3NJ6930-3BF22 | 0.5 |
| 电流变送器300/1A 5VA | 3NJ6940-3BH11 | 1 |
| 电流变送器300/1A 5VA | 3NJ6940-3BH12 | 0.5 |
| 电流变送器300/1A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BH13 | 0.5 |
| 电流变送器300/5A 5VA | 3NJ6940-3BH21 | 1 |
| 电流变送器300/5A 5VA | 3NJ6940-3BH22 | 0.5 |
| 电流变送器300/5A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BH23 | 0.5 |
| 电流变送器400/1A 5VA | 3NJ6940-3BJ11 | 1 |
| 电流变送器400/1A 5VA | 3NJ6940-3BJ12 | 0.5 |
| 电流变送器400/1A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BJ13 | 0.5 |
| 电流变送器400/5A 5VA | 3NJ6940-3BJ21 | 1 |
| 电流变送器400/5A 5VA | 3NJ6940-3BJ22 | 0.5 |
| 电流变送器400/5A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BJ23 | 0.5 |
| 电流变送器500/1A 5VA | 3NJ6940-3BK11 | 1 |
| 电流变送器500/1A 5VA | 3NJ6940-3BK12 | 0.5 |
| 电流变送器500/1A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BK13 | 0.5 |
| 电流变送器500/5A 5VA | 3NJ6940-3BK21 | 1 |
| 电流变送器500/5A 5VA | 3NJ6940-3BK22 | 0.5 |
| 电流变送器500/5A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BK23 | 0.5 |
| 电流变送器600/1A 5VA | 3NJ6940-3BL11 | 1 |
| 电流变送器600/1A 5VA | 3NJ6940-3BL12 | 0.5 |
| 电流变送器600/1A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BL13 | 0.5 |
| 电流变送器600/5A 5VA | 3NJ6940-3BL21 | 1 |
| 电流变送器600/5A 5VA | 3NJ6940-3BL22 | 0.5 |
| 电流变送器600/5A calibrated 5VA | 3NJ6940-3BL23 | 0.5 |
. HART变量的基本概念与基本使用
1.1 简介
HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议, HART协议使用FSK技术，在4~20mA信号过程量上叠加一个频率信号，成功的实现模拟信号和数字信号双向通讯，而不互相干扰。
HART 模拟量模块是指除了可以提供模拟量数值外，还可以提供 HART 通讯功能的模拟量模块。HART 模拟量模块可以用于PROFIBUS-DP 的分布式 I/O 从站中。（使用6ES7153-2BA02-0AB0及更高版本或6ES7153-2BB02-0AB0及更高版本的接口模块作为连接 PROFIBUS-DP 的从站接口）。
1.2 多变量读取
在实际应用中通常用SFC58，SFC59进行数据记录的读写实现多变量的读取。但6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本可以使用HART变量直接进行多变量的读取。
1.3 HART变量
基本要求：IM 153-2（6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本）和 STEP 7（V5.4 SP3 或更高版本）
地址分配：HART 模块占用 16 个输入/输出字节。 如果组态 HART 变量，该模块将为每个 HART变量分配5 个字节，其中4个字节表示过程值，一个字节表示质量代码。
HART变量数量：6ES7153-2BA02-0AB0模块可以最多分配 8 个 HART 变量，每个通道的HART 变量不超过 4 个。 您可以在模块的属性对话框中为通道分配 HART 变量。
IO资源：如果使用全部 8 个 HART 变量，则 每个HART 模拟量输入模块总共占用 56 个输入/输出字节（16 个字节 + 8 x 5 个字节 = 56 个字节）。“无”组态不占用其它输入字节。
组态 HART 变量：可以在 STEP 7 HW Config 中分配 HART 变量。
多变量：PV，SV，TV，QV
● PV（Primary Variable，主变量）
● SV（Secundary Variable，二级变量）
● TV（Teritary Variable，三级变量）
● QV（Quatenary，四级变量）
HART变量结构：
图1
质量代码含义：
| Quality-Code (QC) | Meaning | 含义 |
| 0x4C or 0 | Initialization: 0 value of IM and 4C of module | 初始化：IM 的值为 0，模块为 4C |
| 0x18 | Communication cancelled / no communication | 通讯已取消/无通讯 |
| 0x0C | Fault in HART device | HART 设备故障 |
| 0x47 | HART device is busy | HART 设备繁忙 |
| 0x84 | OK “Configuration changed” | “组态已更改” |
| 0x80 | OK | 正常 |
表1
1.4 直接读取HART变量的条件：
(1) IM支持这种通讯方式
(2) 模板信息中有hart variables的可以支持
(3) 仪表本身也要能支持多变量
只有在三者满足的情况下才可以通讯成功。
接口模板是否支持直接读取HART变量请参见下图：
6ES7153-2BA02-0AB0:
图2
6ES7153-2BA01-0AB0:
图3
HART 模拟量模块是否支持直接读取HART变量请参见下图：
其中6ES7331-7TF01-0AB0支持。6ES331-7TF00-0AB0不支持。
图4
2. 工程实例
2.1 软硬件列表
| 模块(软件)名称 | 模块(软件)型号 | 定货号 | 数量 |
| 底板 | RACK | 6ES7390-1AE80-0AA0 | 1 |
| 电源 | PS307 | 6ES7307-1BA00-0AB0 | 1 |
| CPU | 315-2DP | 6ES7315-2AG10-0AB0 | 1 |
| MMC | MMC 4M | 6ES7953-8LM20-0AA0 | 1 |
| 以太网模块 | 343-1 | 6GK7343-1CX10-0CE0 | 1 |
| ET200M接口模块 | IM153-2 | 6ES7153-2BA02-0XB0 | 1 |
| HART模板 | 8XAI | 6ES7331-7TF01-0AB0 | 1 |
| HART仪表 | TH-300 | 7NG3212-0NN00 | 1 |
| 通讯电缆 | 6XV1830-0EH10 | 若干米 | |
| DP接头 | 6ES7 972-0BB50-0XA0 | 2 | |
| Step7 | V5.4 SP4 | 6ES7810-4CC08-0YA5 | 1 |
表2
2.2 HART模板接线方法：
对于6ES7331-7TF01-0AB0模板和HART仪表的接线，请参见下图：
(1)、红色线为 +24V，黑色线为 0V。
(2)、黄色信号线为S+，棕色信号线为S-。
在例程中使用的HART仪表为两线制，此时需要短接10，11。如果为四线制则不需要，具体接线请参考模板手册。
图5
2.3 硬件组态步骤：
a. 使用Step7 v5.4 创建300主站项目，在硬件组态窗口依订货号添加背板、电源、CPU、343-1模块。参见下图：
图6
b. 双击DP接口，添加DP网络并定义网络参数。参见下图：
图7
c. 添加订货号为6ES7153-2BA02-0AB0的DP从站，并定义地址为8。参见下图：
图8
d. 在8号从站插槽中中添加订货号为6ES7331-7TF01-0AB0的HART模拟量模板，并在通道4.0添加一个现场设备。参见下图：
图9
地址分配列表：例程使用了4.0通道，即PIW272
 
|
4.0 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.4 | 4.5 | 4.6 | 4.7 |
| PIW | 272 | 274 | 276 | 278 | 280 | 282 | 284 | 286 |
表3
e. 双击HART模拟量模板，在Inputs标签页定义传感器类型。参见下图配置：
图10
f. 在HART variables标签页定义HART变量，例程使用了前4个HART变量。
HART变量分配列表：
Variable 1为通道0的PV值，地址为PID288
Variable 2为通道0的SV值，地址为PID293
Variable 3为通道0的TV值，地址为PID298
Variable 4为通道0的QV值，地址为PID303
参见下图配置：
图11
g. 至此，组态完成，编译保存并退出硬件组态界面。
h. 在程序块中添加OB82、OB86、OB122冗错块。参见下图：
图12
i. 在程序块中添加变量表，并添加通道地址以及HART变量地址。参见下图：
图13
j. 至此，保存项目并下载至CPU。
2.4 测试
打开变量表，在线监控通道模拟量值(通道电流值)以及HART变量实际值。请参看下图：
西门子 6ES7142-6BG00-0AB0 西门子 6ES7142-6BG00-0AB0 西门子 6ES7142-6BG00-0AB0
