李彬，譚明波

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Control Logix與西門子變頻器DP通訊解決方案

李彬，譚明波

（武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢 430064）

本文敘述了AB公司的Control Logix控制器與西門子變頻器之間，通過第三方設(shè)備MVI56‐ PDPMV1模塊，實(shí)現(xiàn)Profibus總線通訊的方法和步驟。簡要介紹了在建的三峽升船機(jī)系統(tǒng)中用到的試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)現(xiàn)象和試驗(yàn)結(jié)果。

PLC 變頻器 通訊

0 引言

當(dāng)今自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成集成控制系統(tǒng)，它將許多控制設(shè)備集成在一起，從按鈕到可編程控制器、從傳動(dòng)器到軟件、從拖動(dòng)裝置到人機(jī)界面，并要求能夠協(xié)調(diào)工作，具有足夠的靈活性，以適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)需求[1]。

三峽升船機(jī)是世界上規(guī)模最大的升船機(jī)，通航噸位為3000噸級(jí)。三峽升船機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是羅克韋爾公司的Control Logix系列控制器和監(jiān)控產(chǎn)品，現(xiàn)場通訊采用Control NET網(wǎng)絡(luò)通訊；主傳動(dòng)系統(tǒng)采用的是西門子SINAMIC S120系列變頻器，現(xiàn)場通訊采用Profibus-DP總線通訊。Profibus是歐洲標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，DP型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2]。兩套系統(tǒng)分別有各自的通訊協(xié)議。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，保證兩者之間的通訊正常，本文通過試驗(yàn)的方式介紹了兩者之間實(shí)現(xiàn)通訊的方法和步驟。

1 控制系統(tǒng)組成

三峽升船機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)備主要包括Control Logix處理器單元、控制網(wǎng)冗余模塊、遠(yuǎn)程I/O通訊模板、觸摸屏、交換機(jī)、西門子變頻器、電機(jī)等。Control Logix系列控制器含有以太網(wǎng)、控制網(wǎng)、現(xiàn)場總線三種網(wǎng)絡(luò)，但不含有Profibus網(wǎng)絡(luò)，無法直接連接西門子SINAMIC S120系列變頻器，必須選擇第三方設(shè)備模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

Prosoft公司生產(chǎn)的MVI56‐PDPMV1模塊，是專為羅克韋爾公司的Control Logix系列控制器支持Profibus網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)，可在西門子變頻設(shè)備和羅克韋爾Control Logix控制器之間作為一個(gè)網(wǎng)關(guān)，安裝在遠(yuǎn)程I/O的背板上。模塊通過自身的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)ControlLogix處理器和Profibus網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及通訊模板配置

所有硬件設(shè)備安裝布置完成后，先要對網(wǎng)絡(luò)通訊模板進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，主機(jī)架上的兩個(gè)控制網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模板CN2R設(shè)置為同一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址，遠(yuǎn)程機(jī)架上的兩個(gè)控制網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模板CNBR設(shè)為不同的地址（1和2），主機(jī)架上兩個(gè)以太網(wǎng)通訊模板設(shè)置相同的IP地址。

網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置完成后，采用AB公司軟件RSlogix5000對網(wǎng)絡(luò)布置進(jìn)行組態(tài)，在添加Prosoft通訊模塊MVI56_PDPMV1時(shí)，選擇Other下1756-MODULE，點(diǎn)擊OK，在模塊設(shè)置框中，將Name設(shè)置為MVI56_PDPMV1，Comm Format設(shè)置成Data-INT類型,Slot根據(jù)遠(yuǎn)程框架中MVI56_PDPMV1所在的槽號(hào)設(shè)置為1，Connection Parameters按如圖2進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

圖2 Connection Parameters設(shè)置

模板添加成功后，從電腦導(dǎo)入MVI56_ PDPMV1的DP通訊驅(qū)動(dòng)，根據(jù)MVI56_PDPMV1模塊所在位置選擇正確的輸入和輸出連接，本項(xiàng)目中此模塊位于遠(yuǎn)程框架1號(hào)槽內(nèi)，由于之前組態(tài)時(shí)將遠(yuǎn)程框架1756-CNBR命名為CNBR001，故輸入輸出分別選擇為CNBR001:1:I、 CNBR001:1:O。導(dǎo)入成功后，將配置好的文件下載到PLC中。

網(wǎng)絡(luò)組態(tài)下載成功后， MVI56_PDPMV1模塊需要另外配置，這是實(shí)現(xiàn)和西門子變頻器通訊最重要的一環(huán)，打開PROSOFT自帶的軟件ProSoft Configuration Builder，在默認(rèn)模塊中選擇MVI56_PDPMV1，模塊的通訊模式選擇為默認(rèn)模式。然后配置Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)，在PROFIBUS選項(xiàng)中設(shè)置Profibus DP地址、波特率等，然后導(dǎo)入西門子變頻器的GSD文件，并導(dǎo)入相應(yīng)的圖片，導(dǎo)入后對DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組態(tài)，MVI56_PDPMV1模塊作為主站，西門子變頻器為從站模式進(jìn)行配置，分別設(shè)置相應(yīng)的主從站地址。如圖3所示。

圖3 Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)配置圖

配置完成后，在CIP Path Edit對話框中編輯MVI56_PDPMV1的連接路徑，路徑根據(jù)前面AB網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如圖4所示：

圖4模塊連接路徑配置圖

路徑設(shè)置完成后，將將配置下載到MVI56_ PDPMV1模塊中。

3 變頻器和電機(jī)相關(guān)參數(shù)設(shè)置

設(shè)置電機(jī)參數(shù)，并將變頻器組態(tài)為通過Profibus網(wǎng)絡(luò)控制正、反轉(zhuǎn)，啟、停，速度。關(guān)鍵參數(shù)如下所示：

P101銘牌電壓；

P102額定電流；

P105額定功率；

P107額定頻率；

P108額定轉(zhuǎn)速；

P109額定極對數(shù)；

P53設(shè)置為7，定義接口功能；

P60設(shè)置為7，選擇當(dāng)前菜單功能；

P918.1默認(rèn)是3，設(shè)置為3，表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址；

P554.1原來是5，設(shè)置為3100，表示網(wǎng)絡(luò)啟停；

P368設(shè)置為6，將速度源設(shè)為PLC

P443.1原來是58，設(shè)置為3002，速度源為PLC

P734.3設(shè)置為148（反饋速度）

P734.4設(shè)置為22（輸出電流）

P571.1設(shè)置為3111（正向）

P572.1設(shè)置為3112（反向）

4 程序邏輯

在RSlogix5000中編寫程序處理Control Logix控制器和西門子變頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，設(shè)置第一與第二個(gè)輸出的PZD為變頻器給PLC的狀態(tài)字，設(shè)置第三個(gè)為變頻器反饋給PLC的實(shí)際輸出頻率的百分比值，第四個(gè)為變頻器反饋給PLC的實(shí)際輸出電流的百分比值。輸出PZD數(shù)據(jù)輸入到PLC程序中的Input數(shù)據(jù)區(qū)，一個(gè)PZD對應(yīng)兩個(gè)SINT數(shù)據(jù)。設(shè)置第一輸入的PZD為PLC給變頻器的控制字,第二個(gè)為PLC給變頻器的的輸出頻率，輸入PZD數(shù)據(jù)輸出到PLC程序中的Output數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)對應(yīng)同上。

觸摸屏編輯界面如圖5所示。

圖5 觸摸屏編輯界面

正確完成以上相關(guān)設(shè)置組態(tài)以后，可以通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。包括：正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)、停止、速度調(diào)節(jié)、速度反饋及變頻器輸出電流反饋。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照前述的設(shè)置，當(dāng)PLC發(fā)16#0C0F指令時(shí)，電機(jī)正向運(yùn)行；當(dāng)PLC發(fā)16#140F指令時(shí)，電機(jī)反向運(yùn)行；當(dāng)PLC發(fā)16#040E指令時(shí)，電機(jī)停止。電機(jī)運(yùn)行參數(shù)如下表所示

運(yùn)行頻率（Hz）輸出電流(A)輸出電壓(V) 03.311.8 12.55.399.9 256.0199.9

最終，實(shí)現(xiàn)了AB Control Logix控制器通過Profibus網(wǎng)絡(luò)對西門子變頻器的完美控制。

[1] 李鳳閣, 佟為明編著. 電氣控制與可編程控制技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.

[2] 張?jiān)粕? 祝曉紅, 王靜編著. 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng). 重慶: 重慶大學(xué)出版社, 2002.

Control Logix and Siemens Inverter Network Communications Solutions

Li Bin, Tan Mingbo

(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)

TP273

A

1003-4862（2014）08-0018-03

2013-10-21

李彬（1979-），男，本科。研究方向：工業(yè)自動(dòng)化。