基于ProfibusDP的西门子PLC与ABB变频器之间的数据通讯.docVIP

基于ProfibusDP的西门子PLC与ABB变频器之间的数据通讯 本文介绍西门子SIMATIC S7-300系列PLC与ABB ACS600系列变频器通过Profibus-DP现场总线的数据通讯。主要讨论了系统配置及通讯协议、STEP7编程软件环境下的系统硬件组态及通讯编程和变频器运行参数设置等关键技术环节。 1、引言 Profibus是目前工控系统中最成功的现场总线之一，得到了广泛的应用。它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接口协议进行信息的交换。Profibus-DP（DistributedI/OSystem，分布式I/O系统）是一种经过优化的模块，有较高的数据传输率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为合适。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求苛刻的自动化控制系统中。 Profibus-DP现场总线系统可使许多现场设备（如PLC、智能变送器、变频器）在同一总线进行双向多信息数字通讯，因此可方便地使用不同厂家生产的控制测量系统相互连接成通汛网络。济钢鲍德彩板有限公司是济钢集团总公司2003年投资兴建的年产20万吨大型彩板生产基地，其生产线中的固化炉、导热油炉、煤气制氢中的煤气系统必须对煤气通过煤气加压机进行二次加压才能满足生产工艺要求，煤气加压机控制系统采用Profibus-DP过程现场总线通讯技术方案，自动化控制单元与变频器采用不同厂家的产品，分别采用西门子的S7-300PLC和ABB公司的ACS600变频器。 2、系统配置及通讯协议 （1）系统配置 该系统以西门子公司和ABB公司的相关产品来实现全数字交流调速系统在Profibus-DP网中的通讯及控制原理。其中PLC为西门子公司的SIMATICS7-315-2DP，变频器为ACS600系列，NP-BA-12为与变频器配套的通讯适配器。编程软件为STEP7V5。2软件，用于对S7-300PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通讯配置。上位机画面操作采用WinCC5。1进行画面编程和操作，与PLC通讯采用以太网通讯方式。 （2）通讯协议 在本系统中，S7-300PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。变频器与NPBA-12通讯适配器模块相连，接人Profibus-DP网中作为从站，接受从主站SIMATICS7-315-2DP来的控制。NPBA-12通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中的每一个字都被编址，在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序，向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。 变频器现场总线控制系统若从软件角度看，其核心内容是现场总线的通讯防议。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和防议层。网络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码：过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。Profibus-DP共有两类型的网络PPO：一类是无PKW而有2个字或6个字的PZD。另一类是有PKW且还有2个字、6个字或10个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的，是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互不影响，均各自独立工作，从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。 3、STEP7编程软件环境下的系统硬件组态及通讯编程 （1）使用STEP7V5。2组态软件，进入HardwareConfigure完成S7-300PLC硬件组态； （2）选定S7-315-2DP为主站系统，将NPBA-12的GSD（设备数据库）文件导入STEP7的编程环境中，软件组态NP-BA-12到以S7-315-2DP为主站的DP网上，并选定使用的PPO类型，本设计使用PPO4，设定站点网络地址。在变频传动装置Profibus的结构中，ABB变频器使用Profihus-DP通信模块（NPBA-12）进行数据传输，主要是周期性的：主机从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站，因此需要在PLC主程序中调用两个系统功能块SFCl4和SFCl5来读写这些数据，实现到变频器的通信控制； (3)在主PLC程序中建立一个数据块，用于于变频器的数据通信；建立一变量表，用于观测实时通讯效果。 4、变频器运行参数设置 变频器与PLC应用Profibus-DP现场总线连成网络后，除在PLC自动化系统中进行编程外，在每个变频器上也要进行适当的参数设置。通讯电缆联接后，启动变频器，完成对变频器通讯参数的设置。 4.1基本设置 （1）51.01——模块类型，本参数显示由传动装置探