李君杰

摘要：運(yùn)用西門子驅(qū)動強(qiáng)大的通訊功能，實(shí)現(xiàn)S7 PLC通過PROFIBUS通信控制MM440變頻器，并傳輸實(shí)時(shí)的過程數(shù)據(jù)至觸摸屏以監(jiān)控變頻器運(yùn)行狀況。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動通訊的組態(tài)；編程；參數(shù)設(shè)置；

350T高速動平衡運(yùn)輸平車是本公司為了滿足運(yùn)輸產(chǎn)品轉(zhuǎn)子進(jìn)出真空艙完成動平衡試驗(yàn)而自主設(shè)計(jì)、制造的。該運(yùn)輸平車由主、從兩輛平車組成，運(yùn)輸能力達(dá)到400噸。車體內(nèi)共有6只單缸壓力為28MPA液壓油缸，每輛平車內(nèi)的3只油缸呈等邊三角形分布，用以托起或者放下擺架及之上的試驗(yàn)轉(zhuǎn)子。在油缸上升或者下降過程中，要求6只油缸水平誤差不大于0.5MM。平車由MM440變頻器控制變頻電機(jī)驅(qū)動，運(yùn)行過程中要求速度平穩(wěn)，保證試驗(yàn)轉(zhuǎn)子在運(yùn)輸途中的安全。

1.硬件組態(tài)

1.1項(xiàng)目硬件組態(tài)

平車拖動系統(tǒng)控制指令由PLC發(fā)出，通過DP通訊直接控制MM440變頻器。變頻器驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行時(shí)的過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸并顯示在觸摸屏畫面上。西門子驅(qū)動通訊分為三種：

1.PROFIBUS DP協(xié)議

2.USS 協(xié)議

3.SIMOLINK 協(xié)議

PROFIBUS DP 和 USS 協(xié)議屬于主/從通訊，需要有 PLC 作為主站，驅(qū)動裝置作為從站。USS 協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是，其接口集成在基本裝置中，不需要額外費(fèi)用；主要缺點(diǎn)是通訊速度慢，只有基本通訊功能（PKW+PZD），最多 31 個(gè)從站。PROFIBUSDP 協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是，通訊速度快，除了基本功能之外還有一些附加功能（例如：非循環(huán)通訊，交叉通訊），站點(diǎn)數(shù)更多；主要缺點(diǎn)是需要另外購買作為選件的通訊模板（例如：CBP2 或 PROFIBUS 模板）。SIMOLINK 協(xié)議（代替 Peer to Peer 協(xié)議）主要用來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動裝置與驅(qū)動裝置之間的通訊。SIMOLINK 協(xié)議也可以是主/從通訊，主站是 S7-400（FM458）或 SIMADYN D。

本文著重介紹PLC與驅(qū)動裝置之間的DP通訊。PROFIBUS是一種開放的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，它是針對一般工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)和開發(fā)的。在該項(xiàng)目中，為了連接成PROFIBUS DP系統(tǒng)，必須采用MM440 DP通訊模板，該模板安裝在變頻器正面，通過RS485串行接口與變頻器通訊。在鋪設(shè)PROFIBUS DP屏蔽電纜過程中，必須注意屏蔽層壓接，DP終端電阻撥碼開關(guān)設(shè)置，以及在布線時(shí)與強(qiáng)電線路應(yīng)盡量分開鋪設(shè)等事項(xiàng)。最終該項(xiàng)目硬件組態(tài)如下圖所示：

由上面硬件網(wǎng)絡(luò)配置圖可知：315-2DP PLC與MM440變頻器采用PROFIBUS DP通信連接；315 CPU與MP277觸摸屏采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。采用以太網(wǎng)通訊是為了數(shù)據(jù)傳輸更快速，項(xiàng)目所需的變頻器過程數(shù)據(jù)及油缸實(shí)時(shí)液位能夠及時(shí)更新。

1.2驅(qū)動通訊硬件組態(tài)

在該項(xiàng)目中，在驅(qū)動裝置從站中插入類似于 ET200M 從站中的模板，以確定報(bào)文結(jié)構(gòu)。MM440地址為10，報(bào)文類型為PPO4。對MM440變頻器詳細(xì)組態(tài)如下圖所示：

2.變頻器參數(shù)設(shè)置

在本項(xiàng)目中，MM440硬件通訊組態(tài)選擇了PPO4報(bào)文通訊方式。（PPO 4）：PPO 4，沒有參數(shù)數(shù)據(jù)；6 個(gè)字過程數(shù)據(jù)（6個(gè)PZD），用 SFC14/15 編程。即PPO4類型報(bào)文只允許傳輸周期性過程數(shù)據(jù)，不允許傳輸非周期性參數(shù)。一次性可傳輸6個(gè)字長度的過程數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)連續(xù)。通常 S7 傳送到驅(qū)動裝置的第 1 個(gè)字是控制字，第 2 個(gè)字是設(shè)定值；驅(qū)動裝置傳送到 S7 的第 1 個(gè)字是狀態(tài)字，第 2 個(gè)字是實(shí)際值。這是最簡單的應(yīng)用。對MM440變頻器組態(tài)完成之后，根據(jù)硬件組態(tài)地址設(shè)置變頻器參數(shù)如下：

P0700.000 = 6 控制字，即命令源由DP通訊傳輸

P1000.000 = 6 頻率設(shè)定值由DP通訊傳輸而來

P2051.000 = 52 讀取的變頻器實(shí)際狀態(tài)字，在第一個(gè)PZD內(nèi)

P2051.001 = 21 讀取的變頻器實(shí)際輸出頻率，在第二個(gè)PZD內(nèi)

P2051.002 = 22 讀取的電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際速度，在第三個(gè)PZD內(nèi)

P2051.003 = 27 讀取的變頻器實(shí)際輸出電流，在第四個(gè)PZD內(nèi)

P2051.004 = 31 讀取的變頻器實(shí)際輸出扭矩，在第五個(gè)PZD內(nèi)

P0918 = 10 本項(xiàng)目MM440 DP地址設(shè)置為10

3.編寫程序

在變頻器參數(shù)設(shè)置好后，采用SFC14/SFC15系統(tǒng)功能即可以實(shí)現(xiàn)PLC讀取變頻器過程數(shù)據(jù)，并顯示在觸摸屏畫面上。接著詳細(xì)介紹利用PLC發(fā)出的控制字和速度設(shè)定值控制變頻器動作。

4.總結(jié)：

在350T高速動平衡運(yùn)輸平車項(xiàng)目中，運(yùn)用DP驅(qū)動通訊技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了平車驅(qū)動系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)可減少電氣硬件連接施工，能夠方便讀取變頻器實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，使操作者或維修人員能夠監(jiān)控變頻器運(yùn)行情況。DP驅(qū)動通訊技術(shù)在具有控制系統(tǒng)較分布、傳動慣量大、現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣等情況下具有非常明顯的優(yōu)勢，所以在自動化系統(tǒng)控制領(lǐng)域中占有重要的角色。

參考文獻(xiàn)：

[1].西門子《驅(qū)動通訊基礎(chǔ)》

[2].西門子《MM440控制字和狀態(tài)字》

[3].西門子《MM440變頻器使用大全》