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SIMATIC DP， ET 200 PRO 的电子模块 4 DI/4 DO 24V DC，0.5A 模块诊断; 包括总线模块， 接口模块 IO 6ES7194-4..00-0AA0 单独订货

产品 商品编号(市售编号) 6ES7143-4BF50-0AA0 产品说明 SIMATIC DP， ET 200 PRO 的电子模块 4 DI/4 DO 24V DC，0.5A 模块诊断; 包括总线模块， 接口模块 IO 6ES7194-4..00-0AA0 单独订货 产品家族 数字量扩展模块 产品生命周期 (PLM) PM300:有效产品 价格数据 价格组 / 总部价格组 AL / 250 列表价（不含增值税） 显示价格 您的单价（不含增值税） 显示价格 金属系数 无 交付信息 出口管制规定 AL : N / ECCN : N 工厂生产时间 1 天 净重 (Kg) 0.178 Kg 产品尺寸 (W x L X H) 未提供 包装尺寸 7.30 x 14.00 x 6.60 包装尺寸单位的测量 CM 数量单位 1 件 包装数量 1 其他产品信息 EAN 4025515081760 UPC 887621279349 商品代码 85389091 LKZ_FDB/ CatalogID ST76 产品组 4057 原产国 德国 Compliance with the substance restrictions according to RoHS directive RoHS 合规开始日期: 2012.10.19 产品类别 A: 问题无关，即刻重复使用 电气和电子设备使用后的收回义务类别 没有电气和电子设备使用后回收的义务 分类   版本 分类 eClass 5.1 27-24-26-04 eClass 6 27-24-26-04 eClass 7.1 27-24-26-04 eClass 8 27-24-26-04 eClass 9 27-24-26-04 eClass 9.1 27-24-26-04 ETIM 4 EC001599 ETIM 5 EC001599 ETIM 6 EC001599 IDEA 4 3566 UNSPSC 15 32-15-17-05

|  建议同时购买：  6ES7194-4AJ00-0AA0 SIMATIC DP， 连接模块，用于 PROFINET 接口模块 ET 200 PRO；M12/7/8"， 2x M12 和 2x 7/8"  6ES7194-4CA00-0AA0 SIMATIC DP， 连接模块，用于 数字和模拟 电子模块 ET 200 PRO， 4xM12  6ES7154-4AB10-0AB0 SIMATIC DP，PROFINET 接口模块 IM 154-4 PN， High Feature，用于 ET 200 PRO， 集成开关， 包括终端模块， PN 中的连接模块 6ES7194-4A.00-0AA0 单独订货  6ES7141-4BF00-0AA0 SIMATIC DP， ET 200 PRO 的电子模块 8 DI 24V DC， 模块诊断; 包括总线模块， 接口模块 IO 6ES7194-4..00-0AA0 单独订货  6ES7142-4BF00-0AA0 SIMATIC DP， ET 200 PRO 的电子模块 8 DO 24V DC，0.5A 模块诊断; 包括总线模块， 接口模块 IO 6ES7194-4..00-0AA0 单独订货

第一部分：ET200S工艺模块1Count24V/100kHz

1．概述

 

       ET200S工艺模块主要包括四种类型：模块1Count24V/100kHz，1Count5V/500kHz，1SSI，2PULSE。本文通过一个简单的调试例程，描述怎样按照工艺要求设置ET200S工艺模块1Count24V/100kHz的功能应用，以及应用、操作和测试相应的软硬件。

    工艺模块1Count24V/100kHz主要包括以下几种操作模式：

   （1）计数模式：包括连续计数，周期计数和单次计数

   （2）测量模式：包括频率测量，周期测量和转速测量

   （3）位置检测：这个模式是连续计数功能的一部分，用来在等时模式作为一个纯输入模块使用。

    本文主要描述该模块在计数模式下的使用，测量模式等请参考计数功能使用。

 

2．系统的硬件体系结构

图 1 系统的硬件体系结构

 

    本示例为一套S7-300 PLC通过ET200S 1Count24V/100kHz模块从24V增量型编码器读取计数数据，监控旋转状态。

    图1为示例系统的配置图，图中包含如下的硬件：

    •一台笔记本电脑或PG/PC

    •一块CP5512

    •一套S7-300 PLC

    •一套ET200S系统

 

3．硬件和软件需求

 

表3－1硬件订货信息
 

名称	数量	订货号
IM151-1 STANDARD interface module and terminating module	1	6ES7151-1AA03-0AB0
TM-P15S23-A0 (screw-type terminal)	1	6ES7193-4CD20-0AA0
TM-E15S26-A1 (screw-type terminal)	1	6ES7193-4CA40-0AA0
PM-E 24–48 VDC/24–230 VAC	1	6ES7138-4CB10-0AB0
1 SSI, 1 unit	1	6ES7 138-4DB01-0AB0
1Count 24V/100kHz, 1 unit	1	6ES7 138-4DB01-0AB0
PROFIBUS FC Standard Cable		6XV1 830-0EH10
PROFIBUS FastConnect bus connector RS 485 with 90° cable outlet (with PG interface)	2	6ES7 972-0BB50-0XA0
CP 5512  communications processor	1	6GK1 551-2AA00
MPI cable For connecting SIMATIC S7 and the PG through MPI; length 5 m	1	6ES7 901-0BF00-0AA0
CPU 315-2 DP	1	6ES7315-2AG10-0AB0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表3－2软件订货信息

 

名称	订货号
STEP 7 Professional Edition 2004	6ES7 810-5CC08-0YA5

 

 

           

 

4．硬件安装与接线

 

连接的编码器类型：

（1）24V脉冲发生器（不带方向信号）

（2）24V脉冲发生器（带方向信号）

（3）24V增量型编码器

 

图2 编码器连接

 

 

5．系统组态及参数设置

 

  （1）硬件配置 

       按照图1硬件配置图进行连接，一套S7-300 PLC作为DP主站连接ET200S
   从站系统，24V增量型编码器按图2接线图依次接入
   ET200S   1Count24V/100kHz模块。

 

  （2）系统组态及参数设置

 

    在STEP7管理器中新建一个名为Latch_ET200S_1COUNT的项目，插入一个SIMATIC 300 STATION，命名为1COUNT，然后在硬件组态中按订货号和硬件安装次序依次插入机架、CPU、ET200S标准从站模块和ET200S 1COUNT计数模块（从硬件列表中选择模块1COUNT 24V/100kHz C）。

图3主站硬件组态

 

 

ET200S 1COUNT模块参数配置如图4所示。

图4参数设置
 

    参数Signal evaluation A*    B *和Sensor A*    B * DI 根据连接的编码器类型进行选择，此处选择PNP类型24V增量型编码器；

    参数Direction input B *可设置成正方向或反方向；

    参数Type of counting mode可设置三种计数模式：连续计数，周期计数和单次计数；

    其他参数设置选择默认值即可。

 

   （3）例程

       循环程序OB1：

//预设

      L     0                                     //删除控制位

      T     DB1.DBD    0

      T     DB1.DBD    4

      SET

      S DB1.DBX4.0                         //打开软件门

 

//写控制接口

      L     DB1.DBD    0                     //写8字节到 1SSI模块

      T     PQD  264

      L     DB1.DBD    4                            //输出起始地址

      T     PQD  268

 

//读反馈接口

      L     PID  264                         //从 1SSI模块读8字节

      T     DB1.DBD    8

      L     PID  268                         //输入起始地址

      T     DB1.DBD   12

           

控制接口的参数分配如图5，在硬件组态里，对应计数模块的输出区8个字节（PQB264 ~ PQB271）。在上面例程中，DB1中8个字节（DB1.DBB0~DB1.DBB7）用来存放控制接口的参数。

图5 控制接口参数分配

反馈接口的参数分配如图6，在硬件组态里，对应计数模块的输入区8个字节（PIB264 ～PIB271）。在上面例程中，DB1中8个字节（DB1.DBB8 ～ DB1.DBB15）用来存放反馈接口的参数。

图6 反馈接口参数分配

6．测试、监控与诊断

图7 变量表监控

在STEP7管理器Blocks中建立变量表，在变量DB1.DBD 8（反馈接口Bytes 0～3）中监控测量的编码器值，通过变量DB1.DBX 13.6 （STS_C_UP）和DB1.DBX 13.7（STS_C_DN）监控编码器值的变化方向。

 

7．功能

    7．1计数输入的控制：

   通过软件门控制

   软件门与硬件门(“与”逻辑操作)

   7．2门控功能

   软件门：通过用户程序控制

      当使能软件门控制位时，在参数配置里采用“interrupt counting
    procedure”，从装载值开始计数，当软件门停止后再使能，计数从停止时的
  计数值开始继续计数；

      在参数配置里采用“terminate counting procedure”，从装载值开始计
  数，当软件门停止后再使能，计数从装载值开始重新计数；

图8 硬件门使用

 

    硬件门：在硬件门使能后，通过数字量输入控制，功能和软件门控制一样。前提是如图8所示，在参数“Function DI”里设置成“hardware gate”。

 

7．3锁存功能

    锁存与重新触发：

    在硬件组态中参数配置“Function DI”使能“锁存与重新触发”后，在用户程序中把软件门使能，当数字量输入端有上升沿脉冲时，把当前计数值锁存。计数功能继续进行，直到数字量输入端有下一个上升沿脉冲，锁存当前计数值并开始从装载值重新计数。

    如果你在这个过程中直接装入装载值，不会改变在反馈字中的锁存值。如果关闭软件门，只是中断计数，而数字量输入中锁存和重新触发功能仍然有效。

    注意在软件门使能后，当数字量输入端有第一个上升沿时，计数模式开始进行，参考图9锁存和重新触发功能时序图。

图9 锁存和重新触发功能时序图

  

 

 

锁存：

    在硬件组态参数配置“Function DI”中使能“锁存”后，在用户程序中把软件门使能，当数字量输入端有上升沿脉冲时，锁存计数值。计数功能继续进行，直到数字量输入端有下一个上升沿脉冲，锁存新计数值。

    注意如果你在这个过程中直接装入装载值，不会改变在反馈字中的锁存值。如果关闭软件门，只是中断计数，而数字量输入中锁存功能仍然有效。

 

图10 锁存功能时序图

 

  7．4同步功能

同步功能只能在单次计数和周期计数模式下使用。可以使用旋转编码器的零标志位做为参考信号。先使能软件门，然后使能同步控制位，在单次计数同步中，数字量输入中从第一个上升沿脉冲开始从装载值进行同步计数。而在周期计数同步中，数字量输入中第一个上升沿脉冲和后续的每个上升沿脉冲使计数器从装载值开始同步计数。在完成同步后，状态位“STS_SYN”被置位。

图11 同步功能时序图

 

7．5在计数模式里对输出的控制

    计数模板有一个数字量输出和一个虚拟的数字量输出（存在于反馈接口的状态位上），可以存储两个比较值，依靠计数值和比较值的关系可以对输出进行控制：

   （1）  直接对输出进行控制

    使能控制位CTRL_DO1和CTRL_DO2，通过控制位SET_DO1和SET_DO2直接对输出进行控制。状态位STS_CMP1和STS_CMP2显示了相应的输出状态。直到这些状态位被确认，他们一直保持现有状态；如果没有使能DO1和DO2，通过控制位SET_DO1和SET_DO2直接影响这些状态位。

    下面四种输出形式的使用情况和直接控制输出类似，需要先装载比较值，根据设定的比较条件对输出进行控制。

 

   （2）  计数值>＝比较值

    举例：设定一个比较值2000，当计数值大于等于2000时，使能DO1输出。

 

硬件组态：

图12 比较值输出

 

     计数模块的参数设置如图12所示，只需设置参数“Function DI”为“Counter>=comparison value”模式，其他参数设置参照图4普通计数模式。

 

 

主程序：

 

//预设

      SET  

      S     DB1.DBX    4.0                 //置位软件门

      S     DB1.DBX    4.4                 //使能DO1

 

//装入比较值

      A     M    100.0                             //触发位

      S     DB1.DBX    5.2

      L     DB1.DBD    4

      T     PQD  268

 

      L     2000

      T     DB1.DBD    0

      T     PQD  264

 

      AN    M    100.0

      R     DB1.DBX    5.2

      L     DB1.DBD    4

      T     PQD  268

 

//写控制接口

 

      L     DB1.DBD    0                //写8字节到 1SSI模块

      T     PQD  264

      L     DB1.DBD    4                //输出起始地址

      T     PQD  268

 

//读反馈接口

 

      L     PID  264                      //从 1SSI模块读8字节

      T     DB1.DBD    8

      L     PID  268                      //输入起始地址

      T     DB1.DBD   12

           

    监控与测试：通过使能M100.0，装入比较值1（2000），当编码器计数值大于等于2000时，使能输出DO1，同时置位状态位STS_CMP1（DB1.DBX14.3）和STS_DO1（DB1.DBX13.3）。

图13 比较值<2000

图14 比较值>＝2000

 

   （3）  计数值<＝比较值

   （4）  到达比较值时输出脉冲

   （5）  到达比较值时开关输出（仅限DO1）

 

第二部分：ET200S工艺模块1Count5V/500kHz 

    工艺模块1Count5V/500kHz的使用可参考第一部分的描述，其不同点主要体现在硬件接线和硬件组态的参数配置上。

1．硬件接线图

    模块只能连接5V增量型编码器。

图15 硬件接线图

2．硬件组态和参数配置

 

概述：

TM Count 2x24V，订货号： 6ES7550-1AA00-0AB0 是一个能够提供双通道计数、测量以及位置反馈功能的工艺模块。

图01. TM Count 2x24V 模块视图

工艺模块 TM Count 2x24V 的主要属性：

1. 支持的编码器/信号类型：

• 24 V 增量编码器；
• 具有方向信号的 24 V 脉冲编码器；
• 不具有方向信号的 24 V 脉冲编码器；
• 用于向上和向下计数脉冲的 24 V 脉冲编码器；

1. 支持的技术功能：

• 高速计数
• 测量 (频率, 速度, 脉冲周期)
• 作为运动控制的位置反馈

1. 集中式应用/分布式应用：

• 可以在 S7-1500 自动化系统中集中使用工艺模块。
• 可以通过 ET 200MP 分布式 I/O 的接口模块在分布式系统中使用工艺模块，如在 S7-300/400 系统中的分布式运行或者在第三方系统中的分布式运行。

工艺模块 TM Count 2x24V 的接线：

工艺模块 TM Count 2x24V 可以接两路 24V 脉冲信号编码器，每个通道同时提供了三个数字量输入和两个数字量输出信号，具体接线方式请参考图02 和图03。



图02. TM Count 2x24V 端子分配


图03. TM Count 2x24V 模块的接线

在本例中，使用的是带有方向信号的 24V 脉冲编码器，所以将脉冲信号接到模块的1号端子，将方向信号接到模块的2号端子。 

计数功能概述：

计数是指对事件进行记录和统计，工艺模块的计数器 捕获编码器信号和脉冲，并对其进行相应的评估。可以使用编码器或脉冲信号或通过用户程序指定计数的方向。也可以通过数字量输入控制计数过程。模块内置的比 较值功能可在定义的计数值处准确切换数字量输出（不受用户程序及 CPU 扫描周期的影响）。

计数功能组态实例：

    1. 本文中所使用的系统硬件及软件信息：

名称	订货号	版本
CPU 1511	6ES7511-1AK00-0AB0	FW V1.5
TM 2x24V	6ES7550-1AA00-0AB0	FW V1.0
STEP7 TIA Portal	6ES7822-1AA03-0YA5	V13

1. 硬件配置：

首先将项目切换到项目视图，然后从左侧的硬件目录中找到：工艺模块->计数->TM Count 2x24V, 并将计数模块拖拽到设备机架上（图04）；


图04. TM Count 2x24V 硬件配置 01

在模板下方点击属性，进入模板的基本参数设置界面，将通道 0 的工作模式选择为：通过工艺对象组态通道（图05）；


图05. TM Count 2x24V 硬件配置 02

1. 组态工艺对象：

硬件配置完成后需要组态计数器的工艺对象。首先从左侧的项目树中，选择工艺对象下面的：插入新对象（图06）；

图06. 插入新对象

在插入新对象时选择：计数和测量，并填入对象名称（图07）；

图07. 选择新对象类型

插 入对象后，在左侧的项目树下就能看到新建的计数器工艺对象，选择这个计数器工艺对象，点击“组态”即可在中间的工作区域看到工艺对象的参数配置界面。参数界面可以通过 状态图标反映出参数分配状态：红色图标表示参数里包含错误或者不可用的参数；绿色图标表示配置里面包含手动修改过得可用参数；蓝色图标表示系统默认可用的 配置参数（图08）；

图08. 组态工艺对象

在工艺对象的基本参数中，首先需要给这个计数器工艺对象分配一个硬件，也就是前面组态的高速计数模块，并选择相应的模块通道，完成工艺对象与硬件的关联（图09）；

图09. 为工艺对象分配硬件

在计数器输入参数中选择输入信号的类型，可选择的类型参见下表，在附加参数里面还可以选择对脉冲的滤波和传感器类型（图10），可以支持的信号类型请参见表01

图10. 选择计数器工艺对象的信号类型

计数器工艺对象支持的信号类型：

图例	名称	信号类型
	增量编码器（A、B 相差）	带有 A 和 B 相位差信号的增量编码器。
	增量编码器（A、B、N）	带有 A 和 B 相位差信号以及零信号 N 的增量编码器。
	脉冲 (A) 和方向 (B)	带有方向信号（信号 B）的脉冲编码器（信号 A）。
	单相脉冲 (A)	不带方向信号的脉冲编码器（信号 A）。可以通过控制接口指定计数方向。
	向上计数 (A)，向下计数 (B)	向上计数（信号 A）和向下计数（信号 B）的信号。

表01. 计数器工艺对象支持的信号类型

在计数器特性里面可以配置计数器的起始值，上下极限值和计数值到达极限时的状态，以及门启动时计数值的状态。在本例中设置起始值为0，上下极限为+/-10000，设置当计数值到达极限时计数器将停止，并且将计数值重置为起始值，将门功能设置为继续计数（图11）。

图11.  设置计数器的上下限及门功能

1. 组态 DO 在计数值大于比较值时输出：

该 计数模块内置了两个比较器，可以将计数值与预设的比较值之间进行比较，在 DO 特性里面可以设置计数模块本体的两个数字量输出根据比较器的状态做相应的响应。在本例中，将 DQ0 设置为当计数值大于比较值且小于上限值时输出，也就是当计数值大于1000且小于10000的时候，第一个数字量DQ 会输出为 1 ，同时，比较器的状态还可以在后面的程序块输出管脚的“CompResult”中显示（图12）。该参数界面还可以设置DO更多的响应特性，具体细节请参 见模板手册。

图12.  组态 DO 在计数值大于比较值时输出

1. 调试工艺对象：

计 数功能中必要的参数基本配置完毕，其他功能如数字量输入/输出，测量等，可根据实际需要来做一定的修改，具体功能和使用方法请参考功能手册。接下来进入计 数功能的调试阶段。计数工艺对象提供了一个可以调试的控制面板，在这个调试界面下可以进行计数器的基本操作和错误诊断。需要注意的是，使用调试界面前，需 要先在主程序中调用高速计数功能块才能正常使用。

将主画面切换到 OB1 编辑界面，从右侧的指令列表里面找到工艺类->计数和测量，找到 High_Speed_Counter 功能块并拖拽到程序段中，并在背景数据块中选择之前建立的计数器工艺对象（图13）：

图13. 在程序中调用功能块

将项目存盘编译并下载之后，可以通过项目树或者功能块的快捷图标进入到工艺对象的调试功能（图14）；

图14. 在程序中调用功能块

进 入调试界面后，首先点击左上角的在线图标切换到在线模式，在在线模式下首先要使能软件门”SwGate”，然后观察反馈的门状态”StatusGate” 是否为 TRUE，如果为 TRUE 说明计数器已经开始工作，这时候如果有外部脉冲信号的话，计数器将进行计数并将计数值反馈到”CountValue”处（图15）。

图15. 计数器工艺对象的调试界面

1. 故障诊断：
   可以通过项目树或功能块上的快捷图标切换到诊断界面。在诊断界面可以看到错误的ID、描述和相关的状态位（图16）：

图16. 计数器工艺对象的诊断界面

1. 编程：

如果调试面板没有问题可以回到程序块进行编程，程序块的管脚及使用方法与之前的调试面板完全一致，所以非常方便的参考调试面板进行编程（图17），工艺功能块的部分主要参数及功能请参见表02。


图17. 高速计数程序功能块

计数器工艺功能的主要参数：

序号	名称	功能
1	SwGate	软件门：通过该控制位来控制计数器启动和停止；
2	ErrorACK	错误应答：出现错误并处理错误后通过此控制位来复位故障状态；
3	EventACK	事件应答：确认计数器事件状态，如：计数值超限等；
4	SetCountValue	设置计数值：通过该控制位可以将当前计数值更改为其他值，注意：修改值需要写到工艺对象静态变量“NewCountValue”中；
5	StatusHW	工艺模块状态位： 模块已组态并准备好运行， 模块数据有效；
6	StatusGate	门状态位：该状态位反映了内部门的实际状态，只有改状态为为"True"时，计数器才会工作；
7	StatusUp	增计数状态位：表示当前计数方向为增计数；
8	StatusDown	减计数状态位：表示当前计数方向为减计数；
9	PosOverflow	超上限状态位：表示当前计数值已经超过设定的计数值上限；
10	NegOverflow	超下限状态位：表示当前计数值已经超过设定的计数值下限；
11	Error	错误状态位：表示当前计数工艺对象有错误；
12	ErrorID	错误代码：显示当前工艺对象错误的故障代码；
13	CounterValue	计数值：计数器工艺对象的实际计数值；

表02. 计数器工艺功能的主要参数

    7. 通过用户程序修改实际计数值：

在很多情况下都有可能需要人工修改一下当前的实际计数值，这需要首先将要修改的值传送到工艺DB的新计数值"NewCountValue"中，然后置位功能块输入管脚“SetCountValue” 则新计数值生效（图18）。具体步骤如下：

(1). 选中左面项目树的"High_Speed_Couter"工艺对象；
(2). 展开下面的详细视图，则可以看到工艺DB中的所有变量；
(3). 找到"NewCountValue"变量，并将其拖拽到用户程序的传送指令输出端；
(4). 将新的计数值传送到"NewCountValue"；
(5). 置位功能块输入管脚“SetCountValue” ；
(6). 新的计数值生效。


图18. 通过用户程序修改实际计数值

    8. 通过用户程序修改比较值：

同修改实际计数值的方法类似，用户也可以通过用户程序修改该组态里面预制的比较值（图19），具体步骤如下：

(1). 选中左面项目树的"High_Speed_Couter"工艺对象；
(2). 展开下面的详细视图，则可以看到工艺DB中的所有变量；
(3). 找到"NewReferenceValue0"变量，并将其拖拽到用户程序中进行赋值；
(4). 找到"SetReferenceValue0"变量，并将其拖拽到用户程序中进行置位，就可以将刚刚修改的新比较值写到计数器模块中。


图19. 通过用户程序修改比较值

    9. 查看工艺对象 DB 中的所有变量

上 述查找工艺对象变量的方法适用于 STEP 7 TIA Protal V13 以上版本，之前的版本可以通过鼠标右键点击工艺对象名称，选则最下面的"打开 DB 编辑器" ，这样可以通过数据视图显示工艺对象 DB 里面的所有变量，使用变量的时候可以在用户程序中直接敲入相应的变量名即可（图20）。


图20. 查看工艺对象 DB 中的所有变量

文章声明：

本文仅针对 TM 2x24V 工艺模块的计数功能进行简单的描述，目的是为了能够让第一次接触该模块的用户能够快速的了解一些基本功能，本文无法替代 TM 2x24V 工艺模块的相关硬件手册和功能手册。更多关于该模块的功能和使用信息请通过条目号 59193105 和 59709820 下载硬件和功能手册。

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