基于profibus_DP的西門子PLC和AB變頻器之間的數(shù)據(jù)通訊

1、基于profibus_DP 的西門子PLC 與AB 變頻器之間的數(shù)據(jù)通訊關(guān)鍵字:AB 變頻器,通訊,PLC,數(shù)據(jù)交換.作者:孫懿Profibus 是目前工控系統(tǒng)中比較成熟的現(xiàn)場總線之一,得到了廣泛的應(yīng)用.它是不依賴于生產(chǎn)廠家的,開放式的現(xiàn)場總線,各種各樣的自動化設(shè)備均可以通過同樣的借口協(xié)議進(jìn)行信息交換.在天鋼的三套600TPD 石灰窯中,廣泛應(yīng)用了AB 變頻器對電機(jī)進(jìn)行交流調(diào)速,和西門子PLC 來進(jìn)行PID 控制和其他重要控制,它們之間的通訊就是基于DP 網(wǎng)絡(luò)的雙向數(shù)據(jù)交換.一.系統(tǒng)配置以及通訊協(xié)議(一.系統(tǒng)配置該系統(tǒng)以西門子公司和AB 公司的相關(guān)產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化交流調(diào)速系統(tǒng)在profibu

2、s_DP 網(wǎng)中的通訊及控制原理.下圖為網(wǎng)絡(luò)配置圖: 西門子S7 400DP 主站20-COMM-P 適配器AB POWER FLEX 700系列變頻器22-COMM-P 適配器AB POWER FLEX400系列變頻器其它ET-200 DP從站I/O(二.通訊協(xié)議在本系統(tǒng)中,S7 400為DP主站,變頻器為DP從站,主站向從站發(fā)送啟動命令,停止命令,故障復(fù)位,速度給定等命令,從從站接收當(dāng)前電流值反饋,速度反饋,故障代碼等狀態(tài)或反饋.變頻器和通訊適配器(22-COMM-P或20-COMM-P相連接.(三.STEP 7編程環(huán)境下的系統(tǒng)硬件配置和組態(tài)連接使用STEP 7 V5.4組態(tài)軟件,進(jìn)入Har

3、dware configure完成S7 400的硬件組態(tài).(如上圖1.將20-COMM-P和22-COMM-P的GSD文件(隨適配器附送導(dǎo)入到STEP 7的編程環(huán)境中,然后將它們拖放至已經(jīng)建立好的相應(yīng)的DP總線中,并設(shè)置其DP地址,此時展開STEP 7中的20-COMM-P,如下圖 2.將里面的組件CTRL/STAT & FEF/FDBK (2+2BYTES拖放至20-COMM-P的第一槽位,如果用戶需要讀取更多參數(shù)(如電流反饋值,電壓反饋值,當(dāng)前母線電壓值等可以將DATALINK A (2*4 BYTES拖放至20-COMM-P的其他槽位中,并分配其I/O地址.如下圖 3.在PLC里

4、面建立一個數(shù)據(jù)塊,用于變頻器的數(shù)據(jù)通信,并建立一個變量表,用于觀測實(shí)時通訊效果.二.變頻器的參數(shù)設(shè)置變頻器與PLC 應(yīng)用profibus-DP現(xiàn)場總線連接成網(wǎng)絡(luò)以后,除了在PLC自動化系統(tǒng)中進(jìn)行編程以外,在每個變頻器上也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)配置.在將變頻器的適配器連接到變頻器后,將地址撥碼撥至對應(yīng)的DP地址(注意22-COMM-P的地址撥碼的最高位必須為1,此位的意義為FIRMWARE UPDATE固件升級,非升級固件時請將第八位撥至1,通訊電纜連接完成后,將變頻器通電,進(jìn)行參數(shù)配置.(一P OWER FLEX 700的參數(shù)配置1.可能需要改變的參數(shù)意義簡述:參數(shù)號參數(shù)意義默認(rèn)值361 DIGIT

5、AL IN1 SEL 4(STOP-CF362 DIGITAL IN2 SEL 5(START90 SPEED REF A SEL 2(ANALOG IN2298 DPI REF SELECT 0(MAX FREQ300 DATA IN A1 0(DISABLED301 DATA IN A2 0(DISABLED302 DATA IN B1 0(DISABLED303 DATA IN B2 0(DISABLED304 DATA IN C1 0(DISABLED305 DATA IN C2 0(DISABLED306 DATA IN D1 0(DISABLED307 DATA IN D2 0(D

6、ISABLED310 DATA OUT A1 0(DISABLED311 DATA OUT A2 0(DISABLED312 DATA OUT B1 0(DISABLED313 DATA OUT B2 0(DISABLED314 DATA OUT C1 0(DISABLED315 DATA OUT C2 0(DISABLED316 DATA OUT D1 0(DISABLED317 DATA OUT D2 0(DISABLED更多請參考AB POWER FLEX 700用戶手冊.2.需要改變的參數(shù)待變頻器上電后,變頻器的STS燈會不停呈紅色閃爍狀態(tài),這是由于端子的急停信號(使能并沒有連接至公共

7、端(如果現(xiàn)場有急停按鈕或停止按鈕的閉點(diǎn)接入此端子,則不會報(bào)錯.將參數(shù)361和362置為0(NOT USED后按復(fù)位按鈕,看見STS燈為綠色閃爍狀態(tài),表示變頻器已經(jīng)準(zhǔn)備完畢,可以隨時啟動.a參數(shù)90-SPEED REF SELECT改為22(DPI PORT 5,由于變頻器默認(rèn)的速度給定并不是遠(yuǎn)程DP總線,而是端子上的ANALOG IN2通道,所以要讓變頻器接受遠(yuǎn)程DP總線的速度給定,必須將此參數(shù)改為22(DPI PORT 5,即接收DP適配器的速度給定.b參數(shù)298-DPI REF SELECT改為1,由于變頻器默認(rèn)的速度給定是對應(yīng)的MAXFREQ(最大頻率而AB變頻器的默認(rèn)最大頻率是110H

8、z,這樣西門子在給定速度字中寫入32767,AB變頻器會認(rèn)為是110Hz;若將298參數(shù)改為1,則變頻器會將50Hz認(rèn)為是速度最大值,此時的速度給定字32767會對應(yīng)速度50Hz.c參數(shù)301至參數(shù)307,這些參數(shù)連接可以連接到幾乎AB變頻器的任意參數(shù)(如加減速時間等等,遠(yuǎn)程DP總線對該雙字(32位進(jìn)行寫入時,將會改變連接到的參數(shù)號的參數(shù)值.例如:若將參數(shù)301里的內(nèi)容置為140-ACCEL TIME1,此時遠(yuǎn)程對DP總線的DATAIN A1里寫入一個雙字(32位,則變頻器里的140參數(shù)將會被置入寫入的雙字.d參數(shù)310至參數(shù)317,這些參數(shù)連接可以連接到幾乎AB變頻器的任意參數(shù)(如電流/電壓

9、反饋等等,遠(yuǎn)程DP總線讀取該雙字(32位時,將會讀取到連接到的參數(shù)的值.例如:若將參數(shù)310里的內(nèi)容置為3-OUTPUT CURRENT,此時讀取DATA OUT A1里的雙字(32位,讀取出來的數(shù)字即為變頻器當(dāng)前輸出的電流值.注意:如果讀取的參數(shù)有小數(shù)點(diǎn),AB會將該參數(shù)乘以10的倍數(shù)直到小數(shù)點(diǎn)消失為止.例如:1.電流的有效小數(shù)點(diǎn)位數(shù)是1,即電流值可能為34.5安培,此時讀取的雙字會為345(被放大了10倍.2.頻率的有效小數(shù)點(diǎn)位數(shù)是2,即頻率值可能為32.45赫茲,此時讀取的雙字會為3245(被放大了100倍.3. 讀取其它布爾量參數(shù)根據(jù)POWER FLEX 700提供的LOGIC COMM

10、AND WORD表格(如下圖可以通過將對應(yīng)的位寫入來給變頻器相應(yīng)的命令.(更詳細(xì)的資料請見POWER FLEX 700的配置說明書需要注意的是LOGIC BIT的高八位對應(yīng)的西門子的低字節(jié),低八位對應(yīng)的西門子的高字節(jié).假設(shè)LOGIC BIT對應(yīng)的字為QW10,那么LOGIC BIT的第0位(stop命令對應(yīng)的地址應(yīng)當(dāng)是Q11.0,第1位(啟動命令對應(yīng)的地址應(yīng)當(dāng)是Q11.1,以此類推.POWER FLEX 700的邏輯控制字表格和邏輯狀態(tài)字表格見附表一.(二P OWER FLEX 400的參數(shù)配置1.可能用到的一些AB變頻器參數(shù)參數(shù)號參數(shù)意義默認(rèn)值B003 OUTPUT CURRENT READ

11、 ONLYB007 FAULT 1 CODE READ ONLYP036 START SOURCE 3(2-W-LVL SENSP038 SPEED REFERENCE 2(ANALOG IN 1更多請參考AB POWER FLEX 400用戶手冊.2.需要改變的參數(shù)a參數(shù)P036-START SOURCE需要改成5 ,變頻器默認(rèn)的啟動源是3-端子輸入,將其改成5(COMM PORT以用遠(yuǎn)程DP指令啟動.b參數(shù)P038-SPEED REFERENCE需要改成5,變頻器默認(rèn)的速度給定是2-端子模擬量通道1,將其改成5(COMM PORT以用遠(yuǎn)程DP指令給定.3.22-COMM-P的通訊協(xié)議:此通

12、訊協(xié)議在profibus的IO區(qū)域占用4個字(共64位.請求和相應(yīng)是一個握手過程,這意 0.無請求1.請求參數(shù)值2.改變參數(shù)值3.Spare4.最大參數(shù)5.最小參數(shù)6.默認(rèn)值7-15. 保留假設(shè)西門子S7 400主站要向AB POWER FLEX 400請求返回當(dāng)前的電流值,由于這是一個請求參數(shù)值的過程,那么在Request里的RC里必須寫入1.bSPM保留位(BIT 11,該位應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)為0.cPNU參數(shù)號(BIT 0-10這11位里的內(nèi)容會告訴AB變頻器DP主站希望得到哪個參數(shù)的值.假設(shè)是電流值,AB POWER FLEX 400里的參數(shù)表中當(dāng)前輸出電流值的參數(shù)號是3,那么PNU應(yīng)當(dāng)為3.d必須注意:由于西門子對高地位定義和DP總線對高地位的定義不同,所以無論西門子主站發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù),都必須將字的高字節(jié)和低字節(jié)顛倒,才能正確的寫入/讀取數(shù)據(jù).結(jié)語: 變頻器控制系統(tǒng)采用了Profibus-DP現(xiàn)場總線控制模式后,不但整個系統(tǒng)可靠性強(qiáng),操作簡便,而且可根據(jù)工藝需要進(jìn)行靈活的功能修改。參考文獻(xiàn):1.AB電器傳動有限公司PowerFlex400用戶手冊.2.AB電器傳動有限公司PowerFlex700用戶手冊.3.AB電器傳動有限公司P