基于 profibus_DP 的西门子 PLC 与 AB 变频器之间的数据通讯 1 / 7 基于基于 profibus_DPprofibus_DP 的的 西门子西门子 PLCPLC 与与 ABAB 变频器之间的数据通讯变频器之间的数据通讯 关键字:AB 变频器,通讯,PLC,数据交换. 作者:孙懿 Profibus 是目前工控系统中比较成熟的现场总线之一,得到了广泛的应用.它是不依赖于 生产厂家的,开放式的现场总线,各种各样的自动化设备均可以通过同样的借口协议进行信息 交换.在天钢的三套 600TPD 石灰窑中,广泛应用了 AB 变频器对电机进行交流调速,和西门子 PLC 来进行 PID 控制和其他重要控制,它们之间的通讯就是基于 DP 网络的双向数据交换. 一一.系统配置以及通讯协议系统配置以及通讯协议 (一一).系统配置系统配置 该系统以西门子公司和AB公司的相关产品来实现全数字化交流调速系统在profibus_DP 网中的通讯及控制原理.下图为网络配置图: 西门子S7 400 DP主站20-COMM-P 适配器AB POWER FLEX 700系列变频器22-COMM-P 适配器AB POWER FLEX 400系列变频器其它ET-200 DP 从站I/O基于 profibus_DP 的西门子 PLC 与 AB 变频器之间的数据通讯 2 / 7 其中 CPU 为西门子的 S7 414-2 DP,变频器为 AB 公司的 POWER FLEX 400 系列和 POWER FLEX 700 系列.其中与 POWER FLEX 400 系列的变频器配套使用的适配器为 22-Comm-P,与 POWER FLEX 700系列的变频器配套使用的适配器为20-Comm-P.编程软件为STEP 7 V5.4,用S7 400 PLC 进行编程及对 profibus_DP 网络进行组态和配置.上位机画面采用 WINCC6.2 进行操作编程,上 位机和西门子 PLC 通讯方式采用以太网. (二二).通讯协议通讯协议 在本系统中,S7 400 为 DP 主站,变频器为 DP 从站,主站向从站发送启动命令,停止命令,故障复 位,速度给定等命令,从从站接收当前电流值反馈,速度反馈,故障代码等状态或反馈.变频器和 通讯适配器(22-COMM-P 或 20-COMM-P)相连接. (三三).STEP 7 编程环境下的系统硬件配置和组态连接编程环境下的系统硬件配置和组态连接 使用 STEP 7 V5.4 组态软件,进入 Hardware configure 完成 S7 400 的硬件组态.(如上图) 1. 将 20-COMM-P 和 22-COMM-P 的 GSD 文件(随适配器附送)导入到 STEP 7 的编程环境 中,然后将它们拖放至已经建立好的相应的 DP 总线中,并设置其 DP 地址,此时展开 STEP 7 中的 20-COMM-P,如下图 2. 将里面的组件CTRL/STAT 若将 298 参数改为 1,则变频器会将 50Hz 认为是速度最大值,此时的速度给定字 32767 会对应速度 50Hz. c) 参数301至参数307,这些参数连接可以连接到几乎AB变频器的任意参数(如加基于 profibus_DP 的西门子 PLC 与 AB 变频器之间的数据通讯 4 / 7 减速时间等等),远程 DP 总线对该双字(32 位)进行写入时,将会改变连接到的参 数号的参数值. 例如:若将参数301里的内容置为140-ACCEL TIME1,此时远程对DP总线的DATA IN A1 里写入一个双字(32 位),则变频器里的 140 参数将会被置入写入的双字. d) 参数310至参数317,这些参数连接可以连接到几乎AB变频器的任意参数(如电 流/电压反馈等等),远程 DP 总线读取该双字(32 位)时,将会读取到连接到的参数 的值. 例如:若将参数 310 里的内容置为 3-OUTPUT CURRENT,此时读取 DATA OUT A1 里的双字(32 位),读取出来的数字即为变频器当前输出的电流值. 注意:如果读取的参数有小数点,AB 会将该参数乘以 10 的倍数直到小数点消失 为止. 例如: 1.电流的有效小数点位数是 1,即电流值可能为 34.5 安培,此时读取的双字会为 345(被放大了 10 倍). 2.频率的有效小数点位数是2,即频率值可能为32.45赫兹,此时读取的双字会为 3245(被放大了 100 倍). 3. 读取其它布尔量参数 根据POWER FLEX 700提供的LOGIC COMMAND WORD表格(如下图)可以通过将对应 的位写入来给变频器相应的命令.(更详细的资料请见 POWER FLEX 700 的配置说明 书) 需要注意的是LOGIC BIT的高八位对应的西门子的低字节,低八位对应的西门子的高 字节.假设 LOGIC BIT 对应的字为 QW10,那么 LOGIC BIT 的第 0 位(stop 命令)对应的地址应 当是Q11.0,第1位(启动命令)对应的地址应当是Q11.1,以此类推.POWER FLEX 700的逻辑 控制字表格和逻辑状态字表格见附表一. (二二) POWER FLEX 400 的参数配置的参数配置 1. 可能用到的一些 AB 变频器参数 参数号 参数意义 默认值 B003 OUTPUT CURRENT READ ONLY B007 FAULT 1 CODE READ ONLY P036 START SOURCE 3(2-W-LVL SENS) P038 SPEED REFERENCE 2(ANALOG IN 1) 更多请参考 AB POWER FLEX 400 用户手册. 2. 需要改变的参数 a) 参数 P036-START SOURCE 需要改成 5 ,变频器默认的启动源是 3-端子输入,将其 改成 5(COMM PORT)以用远程 DP 指令启动. b) 参数 P038-SPEED REFERENCE 需要改成 5,变频器默认的速度给定是 2-端子模拟 量通道 1,将其改成 5(COMM PORT)以用远程 DP 指令给定. 基于 profibus_DP 的西门子 PLC 与 AB 变频器之间的数据通讯 5 / 7 3. 22-COMM-P 的通讯协议: 此通讯协议在 profibus 的 IO 区域占用 4 个字(共 64 位).请求和相应是一个握手过程,这意 味着如果主站发送了一个请求,它必须等待相应后才能发出下一个新请求.通讯格式如下: Request Response BIT 15-12 11 10-0 15-12 11 10-0 Parameter Access Word 1 (PCA) RC SPM PNU RC SPM PNU Parameter Access Word 2 (IND) Subindex Subindex Parameter Access Word 3 (PCA) Spare Spare Parameter Access Word 4 (PCA) Parameter value Parameter value a) RC请求应答码(BIT 12-15) 0. 无请求 1. 请求参数值 2. 改变参数值 3. Spare 4. 最大参数 5. 最小参数 6. 默认值 7-15. 保留 假设西门子 S7 400 主站要向 AB POWER FLEX 400 请求返回当前的电流值,由于 这是一个请求参数值的过程,那么在 Request 里的 RC 里必须写入 1. b) SPM保留位(BIT 11),该位应当永远为 0. c) PNU参数号(BIT 0-10) 这 11 位里的内容会告诉 AB 变频器 DP 主站希望得到哪个参数的值. 假设是电流值,AB POWER FLEX 400 里的参数表中当前输出电流值的参数号是 3,那么 PNU 应当为 3. d) 必须必须注意注意:由于由于西门子西门子对对高地位高地位定义定义和和 DP 总线总线对对高地位高地位的的定义定义不同不同,所以所以无论无论 西门子西门子主站主站发送发送数据数据还还是是接收接收数据数据,都都必须必须将将字字的的高高字节字节和和低字节低字节颠倒颠倒,才能才能 正确正确的的写入写入/读取读取数据数据. 结语: 变频器控制系统采用了Profibus-DP现场总线控制模式后，不但整个系统可靠性强，操 作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改。 1.1. ABAB 电器传动有限公司电器传动有限公司 PowerFlex400PowerFlex400 用户手册用户手册. . 参考文献参考文献: : 2.2. ABAB 电器传动有限公司电器传动有限公司 PowerFlex700PowerFlex700 用户手册用户手册. . 3.3. ABAB电器传动有限公司电器传动有限公司PROFIBUS Adapter 20PROFIBUS Adapter 20- -COMMCOMM- -P user manual.P user manual. 4.4. ABAB电器传动有限公司电器传动有限公司PROFIBUS Adapter 22PROFIBUS Adapter 22- -COMMCOMM- -P userP user manual.manual. 基于 profibus_DP 的西门子 PLC 与 AB 变频器之间的数据通讯 6 / 7 附表附表一一:逻辑逻辑控制控制字字意义意义 基于 profibus_DP 的西门子 PLC 与 AB 变频器之间的数据通讯 7 / 7 附表附表二二: 逻辑逻辑控制控制字字意义意义