基于Profibus—DP的西門子PLC與不同變頻器通訊的實現(xiàn)

王文標(biāo)+蔡麒+張永強+汪思源

摘 要：針對變頻器控制系統(tǒng)中對多廠商變頻器兼容的需求，對變頻器的參數(shù)設(shè)定和硬件組態(tài)進(jìn)行了分析，實現(xiàn)了施耐德變頻器、富士變頻器與西門子S7-300PLC之間進(jìn)行Profibus-DP通訊，并通過網(wǎng)絡(luò)化的手段實現(xiàn)了多種變頻器的啟動、停止、速度給定和反饋等各項功能，達(dá)到施工簡單、運行可靠、維護(hù)方便的目的。該套基于Profibus-DP通訊方案的實際應(yīng)用值得在其他領(lǐng)域推廣。

關(guān)鍵詞：Profibus-DP；PLC；變頻器；通訊

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0107-02

近年來，由于變頻器應(yīng)用簡便、性能可靠，已經(jīng)作為首選的電機控制器應(yīng)用于工業(yè)傳動控制裝置中?，F(xiàn)代變頻器提供了標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議和通信接口，為實現(xiàn)對變頻器的遠(yuǎn)程監(jiān)控奠定了基礎(chǔ)。

Profibus-DP作為國際上通用的Profibus現(xiàn)場總線之一，是經(jīng)濟(jì)、高速、可靠的現(xiàn)場級傳輸網(wǎng)絡(luò)，所以，它被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場工業(yè)控制領(lǐng)域。

本文以西門子公司的S7-300PLC為基礎(chǔ)，研究了S7-300PLC與施耐德ATV61、富士FRENIC-VP兩種不同變頻器在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中通訊的實現(xiàn)，為后續(xù)進(jìn)行不同廠商變頻器的群控奠定基礎(chǔ)。

1 變頻器的Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1 ATV61變頻器和FRENIC-VP變頻器的Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

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在該項目中，主要用到了研華公司的610L工控機、西門子公司的S7-300PLC、施耐德公司的ATV61變頻器和富士公司的FRENIC-VP變頻器。ATV61變頻器和FRENIC-VP變頻器相應(yīng)的Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，整個變頻器控制系統(tǒng)分為3層，即監(jiān)控層、控制層和執(zhí)行層。工控機作為監(jiān)控層，采用WinCC組態(tài)軟件對變頻器進(jìn)行監(jiān)控。S7-300PLC作為控制層，一方面，它對變頻器進(jìn)行控制；另一方面，它又將變頻器的運行狀態(tài)通過MPI的通訊方式傳輸?shù)焦た貦C中。變頻器作為執(zhí)行層，通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)，按照S7-300PLC下達(dá)的執(zhí)行指令實現(xiàn)對電機的控制。

2 S7-300PLC與施耐德變頻器的通訊

2.1 施耐德變頻器的參數(shù)設(shè)置

在該項目中，用到的施耐德變頻器型號為ATV61。ATV61變頻器是靠Profibus-DP通訊卡連接到Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中，而項目中Profibus-DP通訊卡的型號為VW3A3307 S371。

在設(shè)置施耐德變頻器的參數(shù)時，具體操作步驟是：①選中變頻器面板“命令”菜單的“給定通道”中新增的“通訊卡”這一選項。②對Profibus-DP通訊卡VW3A3307 S371的尋址開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，固定相應(yīng)的ATV61變頻器的從站地址。如圖1所示，4臺施耐德ATV61變頻器的從站地址分別為2#站、3#站、4#站與和5#站。③在ATV61變頻器面板的菜單里，分別對它的前兩個子菜單COM.SCANNER INPUT和COM.SCANNER OUTPUT進(jìn)行設(shè)置。

2.2 施耐德變頻器的硬件組態(tài)

ATV61變頻器的硬件組態(tài)是在S7-300PLC的編程軟件STEP 7下完成的。對于ATV61變頻器，相對應(yīng)的GSD驅(qū)動文件為TELE09CD.gsd文件。

ATV61變頻器的硬件組態(tài)步驟是：①在STEP 7軟件的“硬件配置”窗口中安裝好TELE09CD.gsd文件，安裝完成后，如果增加一項“ATV71/61-Profibus-DP”，則代表驅(qū)動文件已經(jīng)安裝成功；②點擊驅(qū)動“ATV71/61-Profibus-DP”設(shè)備，并將其拖動到左側(cè)的Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中，完成了將第1個ATV61變頻器組態(tài)到Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的過程，將其設(shè)為2#站，其余依次類推；③點擊Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)上已掛好的ATV61變頻器圖標(biāo)，窗口就顯示出了分配給該變頻器的變量地址。

在該項目中，ATV61變頻器與S7-300PLC的Profibus-DP通信只涉及到4個通信控制參數(shù)。如圖1所示，以2#從站為例，這4個參數(shù)對應(yīng)的S7-300PLC的通信地址分別為控制字（PQW264）、速度給定字（PQW266）、狀態(tài)字（PIW296）和速度反饋字（PIW298）。

2.3 施耐德變頻器的通信流程

對施耐德ATV61變頻器與S7-300PLC的Profibus-DP通訊流程來說，應(yīng)不斷讀取變頻器的狀態(tài)字和速度反饋字對其進(jìn)行控制。ATV61變頻器與S7-300PLC的通訊流程如圖2所示。

圖2 ATV61變頻器與S7-300PLC的通訊流程圖

如圖2所示，整個通訊流程將不斷讀取變頻器的狀態(tài)字和速度反饋字。如果狀態(tài)字低4位等于16#8，則證明變頻器發(fā)生故障，需要復(fù)位，控制字發(fā)16#80；如果狀態(tài)字低8位等于16#40或16#50，則證明變頻器開路，禁止合閘，控制字發(fā)16#6；如果狀態(tài)字低8位等于16#33或16#37，則證明變頻器準(zhǔn)備就緒，這時，就可以按照如圖2所示的流程控制變頻器進(jìn)行相應(yīng)的運行。

3 S7-300PLC與富士變頻器的通訊

S7-300PLC與富士變頻器FRENIC-VP的Profibus-DP通訊的具體配置與施耐德變頻器通訊的配置基本一致，不同的是，富士變頻器用到的Profibus-DP通訊卡為OPC-F1-PDP，相對應(yīng)STEP 7軟件的驅(qū)動文件為FCS0A0F.gsd文件。但需要注意的是，富士變頻器的通信流程與施耐德變頻器是不一樣的，這與廠商變頻器所設(shè)定的固有通信流程有關(guān)。相同的是，要不斷讀取變頻器的狀態(tài)字和速度反饋字，根據(jù)相應(yīng)的狀態(tài)來發(fā)控制字，同時往速度給定字中寫頻率。

如果還需要與其他廠商變頻器繼續(xù)進(jìn)行通訊，可以按照上述變頻器類似的配置步驟進(jìn)行。

4 結(jié)論

該項目實現(xiàn)了施耐德變頻器、富士變頻器與西門子S7-300PLC的Profibus-DP通訊，通過網(wǎng)絡(luò)化手段控制不同廠商變頻器的啟動、停止、速度給定和反饋等各項功能。對整個變頻器控制系統(tǒng)而言，這種方式達(dá)到了施工簡單、運行可靠和維護(hù)方便的目的，同時，為變頻器控制系統(tǒng)中多廠商變頻器兼容的需求提供了新的解決方案。這套基于Profibus-DP通訊方案的實際應(yīng)用經(jīng)驗值得在其他領(lǐng)域推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]石靈丹，槐博超，華斌，等.基于Profibus-DP的西門子PLC與偉肯變頻器通訊的實現(xiàn)[J].船電技術(shù)，2010，30（10）：58-63.

[2]譚超，?？?，仝礦偉.基于有限狀態(tài)機的采煤機變頻牽引控制系統(tǒng)的研究[J].煤礦機械，2009，30（12）：224-226.

[3]張杰.PLC與變頻器之間的Profibus-DP通訊[J].科技與創(chuàng)新，2014（5）：132-133.

[4]邵南銀，李文利.基于Profibus-DP的PLC與ATV61/71 現(xiàn)場總線通訊[J].鄂鋼科技，2011（1）：38-41.

[5]王珂.基于現(xiàn)場總線Profibus-DP的采煤機牽引變頻器監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].煤礦機械，2012，33（10）：237-238.

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作者簡介：蔡麒（1991—），男，主要從事工業(yè)過程控制方面的研究。

〔編輯：白潔〕

The Implementation of Communications between Siemens PLC

and Different Inverters based Profibus-DP

Wang Wenbiao， Cai Qi， Zhang Yongqiang， Wang Siyuan

Abstract： Aiming at the compatible needs for inverters of multiple vendors in the inverter control system， the Profibus-DP communications between Schneider inverters， Fuji inverters and Siemens PLC were achieved by the inverter parameters setting and the inverter hardware configuration， the functions of starting， stopping， speed setting and speed feedback of multiple inverters also could be completed in network， so the purpose of simple construction， reliable operation， easy maintenance was achieved. The actual application based on Profibus-DP communications solution is worth to promote in the other field.

Key words： Profibus-DP； PLC； inverter； communication

如果還需要與其他廠商變頻器繼續(xù)進(jìn)行通訊，可以按照上述變頻器類似的配置步驟進(jìn)行。

4 結(jié)論

該項目實現(xiàn)了施耐德變頻器、富士變頻器與西門子S7-300PLC的Profibus-DP通訊，通過網(wǎng)絡(luò)化手段控制不同廠商變頻器的啟動、停止、速度給定和反饋等各項功能。對整個變頻器控制系統(tǒng)而言，這種方式達(dá)到了施工簡單、運行可靠和維護(hù)方便的目的，同時，為變頻器控制系統(tǒng)中多廠商變頻器兼容的需求提供了新的解決方案。這套基于Profibus-DP通訊方案的實際應(yīng)用經(jīng)驗值得在其他領(lǐng)域推廣。

參考文獻(xiàn)

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[2]譚超，?？桑诘V偉.基于有限狀態(tài)機的采煤機變頻牽引控制系統(tǒng)的研究[J].煤礦機械，2009，30（12）：224-226.

[3]張杰.PLC與變頻器之間的Profibus-DP通訊[J].科技與創(chuàng)新，2014（5）：132-133.

[4]邵南銀，李文利.基于Profibus-DP的PLC與ATV61/71 現(xiàn)場總線通訊[J].鄂鋼科技，2011（1）：38-41.

[5]王珂.基于現(xiàn)場總線Profibus-DP的采煤機牽引變頻器監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].煤礦機械，2012，33（10）：237-238.

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作者簡介：蔡麒（1991—），男，主要從事工業(yè)過程控制方面的研究。

〔編輯：白潔〕

The Implementation of Communications between Siemens PLC

and Different Inverters based Profibus-DP

Wang Wenbiao， Cai Qi， Zhang Yongqiang， Wang Siyuan

Abstract： Aiming at the compatible needs for inverters of multiple vendors in the inverter control system， the Profibus-DP communications between Schneider inverters， Fuji inverters and Siemens PLC were achieved by the inverter parameters setting and the inverter hardware configuration， the functions of starting， stopping， speed setting and speed feedback of multiple inverters also could be completed in network， so the purpose of simple construction， reliable operation， easy maintenance was achieved. The actual application based on Profibus-DP communications solution is worth to promote in the other field.

Key words： Profibus-DP； PLC； inverter； communication

如果還需要與其他廠商變頻器繼續(xù)進(jìn)行通訊，可以按照上述變頻器類似的配置步驟進(jìn)行。

4 結(jié)論

該項目實現(xiàn)了施耐德變頻器、富士變頻器與西門子S7-300PLC的Profibus-DP通訊，通過網(wǎng)絡(luò)化手段控制不同廠商變頻器的啟動、停止、速度給定和反饋等各項功能。對整個變頻器控制系統(tǒng)而言，這種方式達(dá)到了施工簡單、運行可靠和維護(hù)方便的目的，同時，為變頻器控制系統(tǒng)中多廠商變頻器兼容的需求提供了新的解決方案。這套基于Profibus-DP通訊方案的實際應(yīng)用經(jīng)驗值得在其他領(lǐng)域推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]石靈丹，槐博超，華斌，等.基于Profibus-DP的西門子PLC與偉肯變頻器通訊的實現(xiàn)[J].船電技術(shù)，2010，30（10）：58-63.

[2]譚超，?？桑诘V偉.基于有限狀態(tài)機的采煤機變頻牽引控制系統(tǒng)的研究[J].煤礦機械，2009，30（12）：224-226.

[3]張杰.PLC與變頻器之間的Profibus-DP通訊[J].科技與創(chuàng)新，2014（5）：132-133.

[4]邵南銀，李文利.基于Profibus-DP的PLC與ATV61/71 現(xiàn)場總線通訊[J].鄂鋼科技，2011（1）：38-41.

[5]王珂.基于現(xiàn)場總線Profibus-DP的采煤機牽引變頻器監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].煤礦機械，2012，33（10）：237-238.

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作者簡介：蔡麒（1991—），男，主要從事工業(yè)過程控制方面的研究。

〔編輯：白潔〕

The Implementation of Communications between Siemens PLC

and Different Inverters based Profibus-DP

Wang Wenbiao， Cai Qi， Zhang Yongqiang， Wang Siyuan

Abstract： Aiming at the compatible needs for inverters of multiple vendors in the inverter control system， the Profibus-DP communications between Schneider inverters， Fuji inverters and Siemens PLC were achieved by the inverter parameters setting and the inverter hardware configuration， the functions of starting， stopping， speed setting and speed feedback of multiple inverters also could be completed in network， so the purpose of simple construction， reliable operation， easy maintenance was achieved. The actual application based on Profibus-DP communications solution is worth to promote in the other field.

Key words： Profibus-DP； PLC； inverter； communication