唐沐天 章偉康 嚴(yán)紀(jì)峰 田適霈 程思遠(yuǎn)

【摘要】 本文主要對西門子S7- 200與AB PowerFlex40變頻器之間的通信進(jìn)行了分析和研究，詳細(xì)的介紹了各個程序編程模塊，PowerFlex40變頻器自由口通信模式的參數(shù)設(shè)置以及兩者之間的硬件電路連接。本研究對于提高運(yùn)動控制系統(tǒng)抗干擾性、靈活性以及組建通信網(wǎng)絡(luò)有著重要的意義。

【關(guān)鍵詞】 交流變頻調(diào)速 可編程邏輯控制器 AB變頻器 自由口通信 運(yùn)動控制

傳統(tǒng)的PLC-變頻器系統(tǒng)采用開關(guān)量控制啟停，模擬量輸出0-5（10）V電壓或4-20mA電流信號控制，需要更多的傳感器和輸入輸出點(diǎn)，成本高，維護(hù)困難，干擾性較大。在當(dāng)今的企業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)中，利用可編程控制器與變頻器通信并構(gòu)建龐大的通信網(wǎng)絡(luò)完成各種運(yùn)動控制功能已經(jīng)成為主流。本文利用西門子S7-200的官方手冊以及AB PowerFlex40的快速啟動手冊設(shè)計(jì)出了S7-200與AB PowerFlex40變頻器的自由口通信。

一、S7-200的自由口通信模式

使用自由口模式時，必須先對其工作模式進(jìn)行定義，S7-200的數(shù)據(jù)通信格式包括一個起始位，一個停止位，7位或者8位的數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位和校驗(yàn)類型（奇或偶校驗(yàn)）。當(dāng)使用通信模塊上的端口0時，需要通過編程將控制字節(jié)送入寄存器SMB30.使用端口1時，送入SMB130。T通信操作數(shù)定義如下：波特率 mm：協(xié)議選擇。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

利用RS-485串行通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，此次通訊中，利用九針RS485通信口的3針口與8針口進(jìn)行通信，變頻器一端連接RJ45端口的4、5腳。用帶水晶頭的網(wǎng)線連接變頻器的通訊端口，網(wǎng)線另外一端用兩跟單線連接RS485的3、8針口，可完成本次通訊試驗(yàn)的硬件連接。

三、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（1）變頻器通信參數(shù)的設(shè)置。AB PowerFlex 40 參數(shù)設(shè)定：P035[最大頻率]：50HZ 、P036[起動源]：5（通訊端口起動）、 P038[速度基準(zhǔn)值]：5[通訊端口控制]、A103[通訊數(shù)據(jù)傳輸率]：3（9600波特率）、A104[通訊節(jié)點(diǎn)地址]：1、A105[通訊丟失動作]：3（保持最后狀態(tài)）、A106[通訊丟失時間]： 15s、A107[通訊格式]：1 RTU8-E-1（偶校驗(yàn)）

（2） S7-200程序模塊即各自的功能。主要程序模塊說明：

設(shè)置VB100-VB108為發(fā)送指令XMT緩沖區(qū)、VB200-VB08，VB217，VB218為接收指令RCV緩沖區(qū)，M0.0，M1.0，M1.1為標(biāo)志寄存區(qū)，I0.0-I0.4為輸入映像寄存區(qū)，Q0.0，Q1.0，Q1.1為輸出映像寄存區(qū)。

主程序：用于初始化并查詢各變頻器指令，先通過SM0.1調(diào)用通訊端口初始化子程序進(jìn)行空閑行間間隔檢測時間、自由口通信的數(shù)據(jù)接收格式 、字符間定時器超時檢測、接收信息的最大緩沖區(qū)等指令設(shè)置。用開關(guān)數(shù)字量I0.0調(diào)用運(yùn)行頻率子程序，用I0.1調(diào)用正轉(zhuǎn)子程序，I0.2調(diào)用停機(jī)子程序，I0.3調(diào)用復(fù)位子程序，I0.4調(diào)用查詢變頻器狀態(tài)子程序。通過M0.0（接收數(shù)據(jù)CRC驗(yàn)算錯誤標(biāo)志）、M1.0（變頻器正轉(zhuǎn)運(yùn)行標(biāo)志）、M1.1（變頻器待機(jī)標(biāo)志）分別給Q0.0，Q1.0，Q1.1賦值輸出，借此觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。通訊端口初始化程序：用于設(shè)置自由口通信模式、各種寄存區(qū)的復(fù)位、發(fā)送接受中斷，全局啟用中斷。設(shè)定運(yùn)行頻率子程序：用于設(shè)定發(fā)送的字節(jié)數(shù)、變頻器地址，變頻器頻率設(shè)定值地址、頻率設(shè)定值、調(diào)用CRC校驗(yàn)程序、選擇發(fā)送端口。正傳子程序按照設(shè)定運(yùn)行頻率子程序編寫即可。

停機(jī)子程序包括：發(fā)送字節(jié)數(shù)、變頻器地址、modbus讀功能碼、變頻器停機(jī)指令地址、停止指令、調(diào)用CRC校驗(yàn)程序、選擇發(fā)送端口。復(fù)位子程序用于清空變頻器的寄存器，查詢變頻器狀態(tài)子程序包括：XMT指令要發(fā)送的字節(jié)數(shù)、變頻器地址1、modbus讀功能碼03、變頻器狀態(tài)參數(shù)地址高位、變頻器狀態(tài)參數(shù)地址低位、被數(shù)字個數(shù)高位、被讀參數(shù)字個數(shù)低位、調(diào)用CRC校驗(yàn)子程序、將緩沖區(qū)VB100-VB108數(shù)據(jù)由0端口發(fā)送。

CRC校驗(yàn)程序：數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中常用的差錯校驗(yàn)碼，特征為信息字段和校驗(yàn)字段的長度可以任意選定。改程序用于信號傳輸?shù)臋z錯。

CRC校驗(yàn)程序的流程圖：

四、結(jié)束語

本文探討了S7-200PLC與AB PowerFlex40變頻器的自由口通信的實(shí)現(xiàn)方法與現(xiàn)實(shí)意義，對于工業(yè)運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了借鑒價值，對于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與抗干擾性以及實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]孫曉明，熬非.S7-200PLC與Danfoss變頻器自由口通信的實(shí)現(xiàn)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2009.8

[2]西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán).深入淺出西門子S7-200PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003：1-21

[3]蔡自興.智能控制[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002：211-220

[4]王阿根.西門子S7-200PLC編程實(shí)例精解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.11