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(完整word)基于PROFIBUS现场总线的PLC与传动变频器间的通讯
基于PROFIBUS现场总线的PLC与传动变频器间的通讯
发布日期:2009-6—4 10：13：30  （阅1931次)
  所属频道:   自动化    关键词：  现场总线  PLC  传动设备
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、PLC、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。现场总线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现场总线有:profibus、canbus、modbus、devicenet、lonworks等。本文重点介绍以profibus 现场总线为基础的西门子simatic s7 PLC和6es70系列变频器间的通讯技术。
2  profibus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PLC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
5  plc与传动变频器通讯程序
      要实现通讯功能，正确的程序编写是非常重要的，下面将以西门子的s7—416 plc和6se70变频器为例来介绍通讯的程序编写.
（1） 基本配置和定义
基本配置如图3所示:

图3  基本配置界面

主站master为cpu-416-2dp  
从站slave为6se70传动装置，profibus地址是3  
输入地址：  iw 256 （ 2 words pzd)；  
输出地址：  qw256 （2 words pzd ）； 
ppo类型：  3;   总线接口：  rs485。   
（2） 使用的功能块
 ob1  main cycle 主循环
 sfc14  dprd-dat 读数据系统功能块
 sfc 15  dpwr-dat 写数据系统功能块
 db100  数据存取 （dbw0 –dbw4是读出,
 dbw5—dbw8是写入）
 mw200  mw210 通讯状态显示
（3) 简单程序编写（如图4）

图4  程序编写界面

ob1
network1：  读出数据
call        sfc 14
laddr      w＃16#100
ret—val    mw200
record     p＃db100。dbx0.0 byte 4
network2:  显示数据
          l   db100。dbw  0
          t   mw50
        nop   0
network3:  写入数据
          l   w＃16#efff
          t   db100。dbw  5
network4:  发送数据
call         sfc 15
laddr       w#16＃100
record      p＃db100.dbx5.0 byte 4
ret-val     mw210
把程序存储编译下装，检查传动装置的参数设置后，即可上电进行调试.
6  结束语
      通过上述介绍,我们可以以profibus-dp总线为基础通过网络配置和参数设定来建立plc和传动装置之间的通讯，并通过参数的变化来实现对装置的启停控制，快慢调速等功能.借助于编程器可plc在线查看从装置读取上来的状态和实际反馈值，在装置pmu上也可查看主给定。通讯技术的实现了自动化的更加广泛应用。