變頻技術(shù)及應(yīng)用 課件 學(xué)習(xí)情境5 G120變頻器的通信技術(shù)

學(xué)習(xí)情境5

G120變頻器的通信技術(shù)認(rèn)識(shí)PROFIBUS和PROFINET任務(wù)概述：該任務(wù)要求了解PROFIBUS和PROFINET通信的知識(shí)，知道西門(mén)子變頻器的PFOFIdrive報(bào)文行規(guī)和西門(mén)子通信的狀態(tài)字及控制字定義。任務(wù)要求如下：1、 了解PROFIBUS通信；2、 了解PROFINET通信；3、 了解PROFINET和PROFIBUS的區(qū)別；4、 了解西門(mén)子變頻器的PFOFIdrive報(bào)文行規(guī)；5、 掌握G120變頻器通信的控制字與狀態(tài)字；認(rèn)識(shí)PROFIBUS和PROFINET任務(wù)要求（1） 了解PROFIBUS和PROFINET通信，以及它們之間的區(qū)別；（2） 掌握G120變頻器的PFOFIdrive報(bào)文行規(guī)；（3） 掌握G120變頻器通信的控制字與狀態(tài)字；（4） 能夠按照要求選擇G120變頻器的PFOFIdrive報(bào)文；（5） 能夠理解G120變頻器通信的控制字與狀態(tài)字，并能熟練應(yīng)用認(rèn)識(shí)PROFIBUS和PROFINET任務(wù)學(xué)習(xí)：1、PROFIBUS介紹

2、PROFINET介紹3、PROFINET和PROFIBUS的區(qū)別4、西門(mén)子PROFIdrive行規(guī)5、控制字和狀態(tài)字6、擴(kuò)展報(bào)文一、 PROFIBUS介紹

PROFIBUS(ProcessFieldbus的縮寫(xiě))是由以西門(mén)子為首的13家公司和5家科研機(jī)構(gòu)在聯(lián)合開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目中制定的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，是一種國(guó)際化的、開(kāi)放的、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等自動(dòng)化領(lǐng)域。PROFIBUS有PROFIBUSDP、PROFIBUSFMS和PROFIBUSPA三種通信協(xié)議類(lèi)型。PROFIBUS中最早提出的是PROFIBUSFMS（FMS代表FieldbusMessageSpecification），是一個(gè)復(fù)雜的通信協(xié)議，為要求嚴(yán)苛的通信任務(wù)所設(shè)計(jì)，適用在車(chē)間級(jí)通用性通信任務(wù)。后來(lái)在1993年提出了架構(gòu)較簡(jiǎn)單，速度也提升許多的PROFIBUSDP（DP代表DecentralizedPeripherals）。PROFIBUSFMS是用在PROFIBUS主站之間的非確定性通信。PROFIBUSDP主要是用在PROFIBUS主站和其遠(yuǎn)程從站之間的確定性通信，但仍允許主站及主站之間的通信。而PA則是用于過(guò)程自動(dòng)化的總線類(lèi)型，它遵從IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)技術(shù)是由西門(mén)子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究所共同推出的。二、PROFINET介紹基于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)底層標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議IEEE802.3的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET，是一種新一代工業(yè)自動(dòng)化通信標(biāo)準(zhǔn)，主要是面向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域。是由PROFIBUS國(guó)際組織(PROFIBUSInternational，PI)推出，新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFINET為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了諸如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線(如PROFIBUS)技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。三、 PROFINET和PROFIBUS的區(qū)別1.數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸扨ROFIBUS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捵畲鬄?2Mbps，PROFINET數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挒?00Mbps。

2.數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞絇ROFIBUS數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綖榘腚p工，PROFINET數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綖槿p工。3.數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度PROFIBUS一致性數(shù)據(jù)最大為32bytes，PROFINET一致性數(shù)據(jù)最大為254bytes。4.用戶(hù)數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度PROFIBUS用戶(hù)數(shù)據(jù)的最大為244bytes，PROFINET用戶(hù)數(shù)據(jù)的最大為1400bytes。5.總線最大長(zhǎng)度PROFIBUS12Mbps的最大總線長(zhǎng)度為100m，PROFINET設(shè)備之間的總線長(zhǎng)度為100m。6.引導(dǎo)軸PROFIBUS引導(dǎo)軸必須在DP主站中運(yùn)行，PROFINET引導(dǎo)軸可以運(yùn)行在任意SIMOTION中。

7.組態(tài)和診斷PROFIBUS組態(tài)和診斷需要專(zhuān)門(mén)的接口模板（例如CP5512），PROFINE可以使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)卡。8.抗干擾性能PROFIBUS如果一個(gè)PG接入可能引起通信問(wèn)題，PROFINETRT一個(gè)PG接入可能產(chǎn)生極小的反應(yīng)，而對(duì)于PROFINETIRT接入不會(huì)引起任何問(wèn)題。9.網(wǎng)絡(luò)診斷PROFIBUS需要特殊的工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)診斷，PROFINET使用IT相關(guān)的工具即可。10.主站數(shù)PROFIBUS總線上一般只有一個(gè)主站，多主站系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致DP的循環(huán)周期過(guò)長(zhǎng)；PROFINET任意數(shù)量的控制器可以在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，多個(gè)控制器不會(huì)影響IO的響應(yīng)時(shí)間。11.終端電阻PROFIBUS總線上的主要故障來(lái)源于總線終端電阻不匹配或者較差的接地，PROFINET不需要總線終端電阻。12.通信介質(zhì)PROFIBUS使用銅和光纖作為通信介質(zhì)，PROFINET無(wú)線WLAN可用于額外的介質(zhì)。13.站點(diǎn)類(lèi)型PROFIBUS一個(gè)接口只能做主站或從站，PROFINET所有數(shù)據(jù)類(lèi)型可以并行使用，PROFINET一個(gè)接口可以既做控制器又做IO設(shè)備。14.設(shè)備位置PROFIBUS不能確定設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)位置，PROFINET可以通過(guò)拓?fù)湫畔⒋_定設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)位置。四、 西門(mén)子PROFIdrive行規(guī)五、控制字和狀態(tài)字1、控制字控制字就是起到對(duì)變頻器的工作運(yùn)行進(jìn)行控制的一個(gè)字。一個(gè)16進(jìn)制的字可以分為16個(gè)位，每個(gè)控制位都對(duì)應(yīng)不同的含義，例如：?jiǎn)?dòng)、停止控制位、OFF2停車(chē)控制位、變頻器使能控制位、故障復(fù)位控制位等。可以通過(guò)端子控制的方式或者通信控制的方式控制控制字的各個(gè)控制位，從而可以達(dá)到控制變頻器的目的。G120變頻器通過(guò)通信接收到的控制字中每一位都有其特定的功能2、狀態(tài)字變頻器的狀態(tài)字表示的是變頻器目前的狀態(tài)，是運(yùn)行還是停機(jī)，是報(bào)警還是故障等。一個(gè)16進(jìn)制的字可以分為16個(gè)位，每個(gè)控制位都對(duì)應(yīng)不同的含義。通過(guò)硬線連接端子的方式或者通信的方式來(lái)讀取狀態(tài)字的各個(gè)狀態(tài)位，就可以知道變頻器目前的狀態(tài)。G120變頻器通過(guò)通信發(fā)送的狀態(tài)字中每一位都代表了變頻器不同的狀態(tài)六、 擴(kuò)展報(bào)文選擇一個(gè)報(bào)文后，變頻器會(huì)將現(xiàn)場(chǎng)總線接口和相應(yīng)的信號(hào)互聯(lián)在一起。但是在選擇固定報(bào)文后，該互聯(lián)無(wú)法被修改。如果要修改互聯(lián)，則需要選擇自由報(bào)文999，即擴(kuò)展報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)通信參數(shù)的自由互聯(lián)。通過(guò)修改通信參數(shù)，不但可以實(shí)現(xiàn)報(bào)文的擴(kuò)展，而且可以真正實(shí)現(xiàn)報(bào)文的自由互聯(lián)，使調(diào)試人員調(diào)試通信參數(shù)時(shí)更加靈活。一、單選題1.PROFIBUSDP的通信速率最大為（）。A．9.6kb/sB.1.5Mb/sC.387.5kb/sD.12Mb/s2.PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)，在一個(gè)總線上，最多可連接（）個(gè)站點(diǎn)。8B.16C.126D.1283.PROFIBUSDP的通信無(wú)中繼的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段最長(zhǎng)可以有（）。200mB.0.5kmC.1kmD.1.2km4.PROFINET的通信速率最大為（）。A．1.5kb/sB.12Mb/sC.387.5kb/sD.100Mb/s認(rèn)識(shí)PROFIBUS和PROFINET5.G120變頻器的PROFIdrive報(bào)文（）是自由報(bào)文。報(bào)文1B.報(bào)文20C.報(bào)文352D.報(bào)文999G120變頻器PROFIdrive報(bào)文PZD表示（）。參數(shù)通道B.過(guò)程數(shù)據(jù)C.控制字D.狀態(tài)字7.G120變頻器PROFIdrive報(bào)文PKW表示（）。參數(shù)通道B.過(guò)程數(shù)據(jù)C.控制字D.狀態(tài)字8.控制字1的第（）位可以切換指令組數(shù)據(jù)CDS0。A.0B.7C.10D.15二、多選題1.PROFIBUS有（）通信協(xié)議類(lèi)型PROFIBUSDPB.PROFIBUSFMSC.PROFIBUSPAD.PROFINET2.PROFINET網(wǎng)絡(luò)布局自由靈活，拓?fù)湫问娇梢詾椋ǎ┒喾N形式。A.總線型B.星型C.樹(shù)形D.環(huán)型三、簡(jiǎn)答題1.PROFIBUS和PROFINET的區(qū)別是什么？2.G120變頻器的PROFIdrive報(bào)文都有哪些？G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信學(xué)習(xí)情境5

G120變頻器的通信技術(shù)G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信任務(wù)概述：本任務(wù)采用S7-300PLC通過(guò)PROFINET通信實(shí)現(xiàn)對(duì)G120變頻器的控制。完成G120變頻器與S7-300PLC的網(wǎng)絡(luò)連接和通信配置，配置G120變頻器和S7-300PLC的PROFIdrive通信報(bào)文，在PLC中編寫(xiě)程序，通過(guò)PLC的I/O點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、速度給定的控制。所需設(shè)備：

G120變頻器、G120控制單元（帶有PN通信接口）、CPU帶有PROFINET通信接口的S7-300PLC、安裝有STARTER軟件和STEP7軟件的計(jì)算機(jī)、profinet網(wǎng)線、USB編程電纜、開(kāi)關(guān)、三相異步電動(dòng)機(jī)、與S7-300PLCI/O連接的按鈕和指示燈、操作箱（帶有開(kāi)關(guān)、按鈕、指示燈、電動(dòng)電位計(jì)和指針表）。所需工具和材料萬(wàn)用表、螺絲刀、拔線鉗、扳手、電線。任務(wù)要求（1） 完成變頻器主回路接線；（2） 完成變頻器和S7-300PLC的網(wǎng)絡(luò)連接；（3） 完成電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng)和反向點(diǎn)動(dòng)；（4） 完成按鈕、指示燈與S7-300PLCI/O的連接；（5） 完成G120變頻器與S7-300PLC的通信配置；（6） 完成G120變頻器和S7-300PLC的PROFIdrive通信報(bào)文的配置；（7） 實(shí)現(xiàn)使用S7-300PLCI/O通過(guò)通信控制G120變頻器的啟停和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。安全要求（1） 送電前檢查變頻器輸入側(cè)無(wú)對(duì)地短路現(xiàn)象；（2） 送電前檢查變頻器輸出側(cè)無(wú)對(duì)地短路現(xiàn)象；（3） 檢查電動(dòng)機(jī)無(wú)短路、斷路、接地現(xiàn)象且三相電阻平衡；（4） 檢查PLC輸入側(cè)無(wú)對(duì)地短路現(xiàn)象；（5） 檢測(cè)網(wǎng)線和控制回路按照控制要求接線準(zhǔn)確無(wú)誤；（6） 保證接線正確牢固；（7） 送電后檢查面板顯示是否正常；（8） 主回路接線時(shí)要在變頻器停電5分鐘后進(jìn)行，防止觸電事故。G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信任務(wù)分析：要完成任務(wù)，首先要要建立變頻器和控制器之間的PROFINET通信。在建立通信前，首先要完成網(wǎng)絡(luò)的連接之后，通過(guò)以下步驟建立通信，并完成調(diào)試：1. 在STEP7中配置G120變頻器；2. STEP7硬件組態(tài)；3. G120變頻器參數(shù)設(shè)置；4. STEP7編程控制變頻器。G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信任務(wù)實(shí)施：

要完成任務(wù)，首先要進(jìn)行主回路和控制回路的硬件的接線，USB通信連接，S7-300plc與G120變頻器的網(wǎng)絡(luò)連接。通信設(shè)置，然后按照控制回路接線圖對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)試。一、主回路硬件接線

二、控制回路的接線

由于是網(wǎng)絡(luò)控制，因此變頻器只是通過(guò)P