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基于PROFIBUS现场总线的PLC与传动变频器间的通讯

作者:时间:2013-01-06来源:网络收藏

  1 引言

  随着现代生产工艺的飞速发展,现场对传动设备的快速性、连续性、系统性的使用要求越来越高。单台变频器的独立运行的模式已经不能满足要求,多台成组系统运行成为最大特点。所有的本地柜前操作已经发展为计算机集中远程自动控制模式。这些特点都建立在计算机、、传动装置间的数据通讯的基础上。以此来实现现场设备的运行状态监控和控制命令的下达。的发明和应用为实现上述功能提供了技术保证。现在使用较为广泛的有:、Canbus、Modbus、Devicenet、Lonworks等。本文重点介绍以 为基础的西门子SIMATIC S7 和6ES70系列变频器间的通讯技术。

  2 现场总线概述

  PROFIBUS是一种应用较为广泛的现场总线,其总线标准是国际总线标准IE61158的重要组成部分。是一种开放式系统,令牌结构,以互联网(open system interconnection-SIO)作为参考模型。有3个兼容部分组成部分即PROFIBUS-DP(Decentralized periphery), PROFIBUS-PA(Process automation),PROFIBUS-FMS(Fieldbus message specification)。其中DP是一种高速低成本通讯,用于设备级控制系统与分散式I/O的通讯。采用RS485数据接口,传输介质用光纤或双绞电缆,传输波特率从(9.6k~12M)bps,传输距离可以通过Repeter进行扩展,每个DP网上可以同时配置122个从站,是一种功能强大的现场总线。下面介绍的和变频器间的通讯也是基于PROFIBUS-DP技术进行的。

  3 PROFIBUS-DP的数据通讯格式

  传动装置通过PROFIBUS-DP网与主站PLC的接口是经过通讯模块CBP板来实现的,带有DP口的S7-300和400 PLC也可以通过CPU上的DP口来实现。采用RS485接口及支持(9.6k~12M)bps波特率数据传输(数据传输的结构如图1所示),其中数据的报文头尾主要是来规定数据的功能码、传输长度、奇偶校验、发送应答等内容,主从站之间的数据读写的过程(如图2所示)核心的部分是参数接口(简称PKW)和过程数据(简称PZD),PKW和PZD共有五种结构形式即:PPO1、PPO2、PPO3、PPO4、PPO5,其传输的字节长度及结构形式各不相同。在PLC和变频器通讯方式配置时要对PPO进行选择,每一种类型的结构形式如下。

  图1 数据传输的结构

  图2 主从站间数据读写过程

  PPO1 4 PKW + 2 PZD (共有6个字组成)

  PPO2 4 PKW + 6 PZD (共有10个字组成)

  PPO3 2 PZD (共有2个字组成)

  PPO4 6 PZD (共有6个字组成)

  PPO5 4 PKW+10 PZD (共有14个字组成)

  参数接口(PKW):参数ID号(PKE)、变址数(IND)、参数值(PWE)三部分组成。过程数据接口(PZD):控制字(STW)、状态字(ZSW)、主给定(Main setpoint ),实际反馈值(Main actual value) 等组成,另外要了解掌握控制字和状态字每一位的具体含义,并熟悉西门子变频器参数的具体应用,在通讯参数设置时需要具体定义。

  4 实现通讯的软硬件要求和参数设置

  (1) 硬件要求

  133MHz以上且内存不小于16MB的编程器。

  西门子S7-300/400系列PLC,RAM不小于12kB,并带有PROFIBUS-DP接口,或是S7-400(RAM不小于12kB)配CP443-5的通讯板。

  带有CBP通讯模块和带有CU2/SC的VC板的变频器

  (2) 软件要求

  Win 95或Win NT(V4.0以上)

  STEP7(V3.0以上)

  安装DVA-S7-SPS7

  (3) 通讯设置基本步骤

  设置传动参数

  PLC硬件配置

  创建数据块

  编写通讯程序

  系统调试

  (4) 传动参数的设置

  P053 = 3 参数使能

  P090 = 1 CBP板在2#槽

  P918 = 3 从站地址

  P554.1=3001 控制字PZD1

  P443.1=3002 主给定PZD2

  P694.1=968 状态子PZD1

  P694.2=218 实际值PZD2

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