安磊

摘 ?要：PROFIBUS-DP是工業(yè)總線中應用最廣的通信方式，主要用于自動化系統(tǒng)中各組件之間的通信。文章以西門子S7-300 PLC和丹佛斯FC300型變頻器為例，對在企業(yè)中PROFIBUS-DP網(wǎng)絡下變頻器的應用做一探討。

關鍵詞：PROFIBUS-DP;DP主站; PPO;變頻器

中圖分類號：TP273 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）03-0072-02

1 ?概 ?述

隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器作為電機的驅動機構使用日益廣泛。由于工業(yè)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)已成為自動控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向，傳統(tǒng)的變頻器已無法脫離工業(yè)網(wǎng)絡而獨立存在。本文就西門子S7-300 PLC和丹佛斯FC 300型變頻器為例，對在企業(yè)中PROFIBUS-DP網(wǎng)絡下變頻器的應用做一探討。

2 ?技術要點

2.1 ?PROFIBUS-DP

PROFIBUS-DP主要用于自動化系統(tǒng)中PLC與現(xiàn)場分布式輸入/輸出設備之間的數(shù)據(jù)交換，主要用于連接以下設備：PLC、變頻器、ET 200。PROFIBUS-DP采用RS-485雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，波特率從9.6 K bit/s到12 M bit/s，站點類型可分為主站與從站。主站與從站之間的通信基于主-從原理，DP主站依次訪問DP從站，主站與從站間周期性地交換用戶數(shù)據(jù)。

2.2 ?過程參數(shù)對象

丹佛斯變頻器與DP主站之間的通訊是通過過程參數(shù)對象（PPO）來完成的，分為兩個過程：①DP主站將含有控制字（CTW）、速度設定值（MRV）等參數(shù)的PPO傳輸給丹佛斯變頻器;②丹佛斯變頻器將含有狀態(tài)字（STW）、當前輸出頻率（MAV）等參數(shù)的PPO反饋給DP主站。丹佛斯變頻器共有8種不同類型的PPO，PPO由兩部分組成，分別是過程控制數(shù)據(jù)（PCD）和變頻器參數(shù)特征值（PCV）。

? PPO types 3、4、6、7和8用于非循環(huán)參數(shù)訪問，即只能訪問PCD，不能訪問PCV;PPO types 1、2、5可以訪問PCV和PCD。所有類型的PPO分別有兩種模式：Word consistent和Module consistent。在Word consistent模式下，PPO中只有PCV部分的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，編寫程序時不需調用SFC14和SFC15;在Module consistent模式下，PCV和PCD部分的數(shù)據(jù)都是連續(xù)的，編寫程序時需調用SFC14和SFC15。

?此處，對下文實例中所用到的PPO type 4 進行介紹。PPO type 4用于非循環(huán)參數(shù)訪問，即只能訪問PCD，不能訪問PCV，且PCD部分只有12個字節(jié)，其結構如圖1所示。

由DP主站傳輸給丹佛斯變頻器的PPO type 4：控制字（CTW）占用第一個字;速度設定值（MRV），即設定頻率值，占用第二個字;后續(xù)字段用于修改變頻器參數(shù)。由丹佛斯變頻器反饋給DP主站的PPO type 4 ：狀態(tài)字（STW），即用來向DP主站反饋變頻器的狀態(tài)，占用第一個字;速度反饋值（MAV），即變頻器的實際輸出頻率，占用第二個字;后續(xù)字段用于反饋變頻器狀態(tài)信息。

3 ?案例實施

3.1 ?系統(tǒng)結構

本案例實現(xiàn)在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡下PLC與變頻器之間進行通信，進而實現(xiàn)變頻器在設定頻率下對電機的正反轉運行控制。系統(tǒng)結構圖及數(shù)字量輸入輸出模塊接線圖，如圖2和圖3所示。

3.2 ?系統(tǒng)組態(tài)

?①打開STEP7軟件，新建項目-插入SIMATIC 300站點，根據(jù)系統(tǒng)結構組態(tài)，見表1。

②右擊CPU中的DP模塊，選擇“添加主站系統(tǒng)”選項，出現(xiàn)對話框后，單擊“新建”按鈕，單擊“確定”，出現(xiàn)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡，如圖4所示。

③單擊“選項”菜單，選擇“安裝GSD文件”選項，安裝組態(tài)丹佛斯變頻器所需的GSD文件。

? ④右擊PROFIBUS-DP網(wǎng)絡，選擇“插入對象”選項，依次選擇PROFIBUS DP-AdditionalField-Devices-Drives-Danfoss-FC1

100/200/300，設置變頻器的DP地址為3。選擇PPO type 4，模式為Word consistent。

組態(tài)完成后，在下方地址欄中得出變頻器的輸入地址范圍為PIB256-PIB267，共12字節(jié);輸出地址為PQB256-PQB267，共12字節(jié)。結合上文所述，得知丹佛斯變頻器使用地址PIW256向PLC反饋狀態(tài)字，使用地址PIW258向PLC反饋實際輸出頻率;PLC使用地址PQW256向丹佛斯變頻器傳輸控制字，使用地址PQW258向其傳輸設定頻率。

3.3 ?編寫程序

?在OB1組織塊中編寫如下程序：

?程序一，如圖5所示。

程序二，如圖6所示。

程序三，如圖7所示。

程序四，如圖8所示。

程序五，如圖9所示。

程序六，如圖10所示。

3.4 ?變頻器參數(shù)設置

長按變頻器LCP面板上的Main Menu鍵，設置變頻器參數(shù)。

①參照電機銘牌，設置如下參數(shù)：

1-20：電動機功率;

1-21：電動機電壓;

1-24：電動機電流;

1-25：電動機額定轉速。

②配置DP網(wǎng)絡及其他參數(shù)：

?0-01：語言，選擇中文;

5-12：端子27數(shù)字輸入，選擇無功能;

8-02：控制字源，選擇選件A;

9-18：節(jié)點地址，設置變頻器在DP網(wǎng)中的地址，本實例中地址為3。

4 ?結 ?語

?通過上述程序編寫、組態(tài)及參數(shù)設置，可實現(xiàn)PLC與丹佛斯變頻器之間的數(shù)據(jù)傳輸，進而實現(xiàn)電機在設定頻率下的正反向運行。同時，根據(jù)需求也可編寫程序讀取變頻器數(shù)據(jù)，達到監(jiān)視和診斷的目的。

參考文獻：

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[2] 王占奎.交流變頻調速應用例集[M].北京：科學出版社，1995.

[3] 廖常初.S7-300/400 PLC應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.