基于PROFIBUS现场总线的PLC与传动变频器间的通讯
日期：2006-4-16 15:41:32 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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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。
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。
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。
(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
1 引言
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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。
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2 PROFIBUS现场总线概述
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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。
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3 PROFIBUS-DP的数据通讯格式
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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。
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图1 数据传输的结构
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图2 主从站间数据读写过程
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PPO1 4 PKW + 2 PZD (共有6个字组成)
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PPO3 2 PZD (共有2个字组成)
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PPO4 6 PZD (共有6个字组成)
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PPO5 4 PKW+10 PZD (共有14个字组成)
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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。
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4 实现通讯的软硬件要求和参数设置
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(1) 硬件要求
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·133MHz以上且内存不小于16MB的编程器。
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·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。
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·带有CBP通讯模块和带有CU2/SC的VC板的变频器
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(2) 软件要求
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·Win 95或Win NT(V4.0以上)
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·STEP7(V3.0以上)
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·安装DVA-S7-SPS7
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(3) 通讯设置基本步骤
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·设置传动参数
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· PLC硬件配置
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·创建数据块
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·编写通讯程序
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· 系统调试
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(4) 传动参数的设置
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·P053 = 3 参数使能
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·P090 = 1 CBP板在2#槽
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·P918 = 3 从站地址
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