杨海涛：基于PROFIBUS总线PLC与变频器通讯的实现 |
| 2012-10-24 11:54 作者：杨海涛 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月24日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称，PROFIBUS现场总线技术是当今控制领域的热点，本文以SiemensS7-300PLC为主控制器，基于PROFIBUS总线技术，实现与DANFOSSFC300变频器的通讯，详细深入分析DANFOSSFC300变频器的通信协议及提供了PLC对变频器的启停控制及数据传送的方法，给出了系统的通信网络设置、参数配置。
关键词PROFIBUS；PLC；变频器；通讯
PROFIBUS是目前得到广泛应用的现场总线之一，满足了生产过程现场级数据可存取性的重要要求，一方面它覆盖了传感器/执行器领域的通信需求，另一方面又具有单元级领域的所有网络通信功能。PROFIBUS现场总线是不依赖生产厂家的、开放的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过统一标准的接口通信，因此PROFIBUS已成为事实上的国际公认的标准。
1PROFIBUS现场总线（1）
现场总线PROFIBUS是ProcessFieldbus的缩写，是一种国际性的、开放式的现场总线标准。PROFIBUS定义了各种数据设备的串行现场总线的技术和功能特性，这些数据设备可以从底层（如传感器、执行器）到中间层（如车间层）广泛分布。PROFIBUS以ISO/OSI的网络参考模型为基础，提供了三种兼容的通信协议类型：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。这三个相互兼容的协议既有共性，又有个性，应用各有侧重，所在协议能在同一条总线上混合使用。
2PLC与变频器通讯的实现
2.1系统结构
现以DANFOSSFC300变频器为例，讨论变频器与S7-300PLC之间的通讯的实现。系统配置为：1套PLC主站(S7-300，集成DP接口)，1台变频器（FC300），1个TP270触摸屏，采用PROFIBUS-DP网络实现S7-300PLC和DanfossFC300变频器的通讯，变频器通过PROFIBUS-DP来实现电机的启/停和调速控制，并把变频器的实际运行状态通过PROFIBUS网络输送并显示在触摸屏TP270，从而达到对电机的运行控制目的。
CPU315-2DP作为一级DP站，通过CPU内置的PROFBUS-DP接口与PROFBUS总线连接，负责读取总线上所有分布式I/O模块的状态字（包括数字量和模拟量），同时进行控制字（包括数字量和模拟量）的传送。触摸屏TP270作为二级DP主站，用于系统操作和监视等。DanfossFC300变频器加上PROFBUS通讯模块作为从站，来实现主站PLC对电机远程实时的变频控制。
2.2DanfossFC300变频器（2）
FC300变频器是丹佛斯公司生产的变频调速设备，作为丹佛斯变频器家族的一种新型产品，继承了以往5000系列变频器成熟的总线通讯技术，V1版本增加了与第三方设备网络组态的灵活性，可以作为国际通用总线PROFIBUS从站，挂靠在PROFIBUS网络中，方便的实现过程控制的需要。
2.3变频器参数设置
2.3.1S7中设置FC300参数
通讯区与应用有关，选择通信报文为PP02，STEP7系统自动给FC300分配I/O地址。如果需要读写FC300参数，则需PCV区，如果除设定值和控制字以外，还需传送其他数据，则要选择PCD。（3）在选项中有1，WHOLECONS.（PCD，PCV数据是连续的，都有调用SFC14，15）2，WORDCONS.（只有PCV数据是连续的，不需要调用SFC14，15）。
本文采用的是“2，WORDCONS”，选择通信报文为PP02，STEP7系统自动给FC300分配I/O地址。双击FC300，进入FC300属性对话框（如图所示），在“ParameterAssignment"-->“Device-specificparameters”进行变频器初始化需要设置：“AutoConfiguration”选项中选择“EnableAutoconfig”（变频器通过网络配置参数）。
PUNinP915/0“FieldbusCTW”（控制字CTW）、PUNinP915/1“FieldbusREF”（电机实际速度的百分比）和PUNinP916/0“StatusWord”(状态字STW)是由系统定义，控制字CTW选项是指根据PLC设定的参数来控制变频器的运行，状态字STW选项是指PLC从变频器上读取实际状况参数。
从CTW的状态字的定义可以看到，如要控制电机正转则参数为“W#16#047C”，反转为“W#16#847C”，停止为“W#16#0400”，
PUNinP915/2“Ramp1RampupTime”选项中可以设置（电机的加速时间）、PUNinP915/3“Ramp1RampDownTime”（电机的减速时间）、PUNinP915/4"MaximumReference"（最大参考值）、PUNinP915/5"MinimumReference"（最小参考值）等。可以根据实际运行和控制的需要进行配置。
PUNinP916/1“MainActualValue”从变频器上读取电机主要数值、PUNinP916/2“MotorCurrent”从变频器上读取电机电流等。
2.3.2变频器参数设置
组态完成后，要使变频器能够用PLC通过PROFIBUS来控制，变频器也需要一定的参数设置才能实现，变频器初始化后需要注意以下参数设置：
P801命令源:数字或者控制字（或者仅仅控制字）
P810控制字格式:FC或者Profidrive
P918站号:4（必需与硬件组态时保持一致）
2.4通信编程
2.4.1建立数据块
读写数据一般都在一个DB块中，且最好与硬件组态设定的I/O地址范围大小划分相同大小的区域，便于建立对应关系和管理（4）。因此建立数据块DB1，将数据块中的数据地址与从站（FC300）中的PCD、PCV数据区相对应，包括实现变频器启动、速度调节、合闸、分闸、故障复位、速度和电机电流等参数。
2.4.2通信程序
在S7中设置FC300参数中，采用的是“2，WORDCONS”，选择通信报文为PP02，STEP7系统自动给FC300分配I/O地址，不需要调用SFC14，15来完成PLC与变频器的读写，只需对系统自动分配的PQW地址和PIW址进行直接读写操作。
在程序中，根据硬件配置中的FC300中的“设备参数设置”，I/O地址PQW272，对应PUNinP915/0"FieldbusCTW"（控制字CTW），参数“W#16#47C”控制电机的正转。I/O地址PQW272，对应PUNinP915/1"FieldbusREF"（电机实际速度的百分比）,可以通过修改DB1.DBW0中的数据来调整电机实际运行速度。I/O地址PQW276.根据硬件配置中的FC300中的“设备参数设置”中PUNinP915/2"Ramp1RampupTime"电机加速时间设定。
根据硬件配置中的FC300中的“设备参数设置”，I/O地址PIW272，对应PUNinP916/0"StatusWord"(状态字STW)，PLC读取变频器的状况参数,存放在DB1.DBW10中。而I/O地址PIW274和地址PIW276分别对应PUNinP916/1"MainActualValue"和PUNinP916/2"MotorCurrent。
3结束语
随着变频器的广泛应用，变频器的通信问题会越来越受到重视，特别是基于PROFIBUS总线实现PLC与变频器通讯的控制系统，将增强整个系统的可靠性、可维护性，实现了分布式控制，降低了系统的工作风险并且提高了系统的响应速度和控制精度，而解决这一问题的方法是深刻领会变频器的通信协议，合理编制控制程序，从而有效地实现变频器与PLC的通信问题。
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