淺談西門子PLC與ABB變頻器之間通信的實(shí)現(xiàn)

王甫江 金兵 劉勝軍

江蘇永鋼集團(tuán)有限公司 江蘇 蘇州 215628

前言

使用PL C控制ABB變頻器對(duì)提升ABB變頻器的控制效率和效果都有比較好的幫助，對(duì)于冶金工作的可靠性、安全性有明顯的提升效果。使用西門子PLC利用Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)可以在極少投資的情況下滿足硬件之間的通訊要求，因此要加強(qiáng)研究和推廣，提升冶金工作的效率。

1 系統(tǒng)配置和通信協(xié)議分析

1.1 系統(tǒng)配置分析

本文使用西門子PLC和ACS880構(gòu)建控制系統(tǒng)，分別使用了S7-300 PLC，PLC和變頻器之間使用了Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)通訊系統(tǒng)的構(gòu)建，和變頻器配套的通訊適配器為RPBA-01。以STEP7 V5.5軟件作為基礎(chǔ)編程軟件，通過編寫程序完成對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的調(diào)整，以及進(jìn)行相關(guān)通訊模式的配置工作。對(duì)于上位機(jī)，使用WinCC7.0 進(jìn)行操作界面的操作和設(shè)計(jì)，并且用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和PLC之間的通訊，保證對(duì)系統(tǒng)的控制和感知。

對(duì)Profibus-DP的現(xiàn)場總線設(shè)置中，先給ACS880變頻器安裝GSD文件，然后在硬件配置中，加入從站ABB Drives RPBA-01，設(shè)置站好為2，將其插入到PPO Type Mudule為4。對(duì)于2號(hào)從站的參數(shù)設(shè)置，原本的Operation Mode傳動(dòng)協(xié)議并不能符合系統(tǒng)的控制要求，因此將傳動(dòng)協(xié)議改為了Vendor Specific。系統(tǒng)的其他配置皆使用默認(rèn)配置就可以保證系統(tǒng)的兼容性和穩(wěn)定性，因此并不改變?cè)镜哪J(rèn)配置方式。之后將配置下載到主站當(dāng)中，對(duì)于從站2輸出區(qū)，其數(shù)據(jù)的第一個(gè)字是用于ABB傳動(dòng)通信協(xié)議控制的數(shù)字CW，第二個(gè)字是變頻器的歌定制REF1，第三個(gè)字是變頻器的給定值REF2，第四個(gè)字是變頻器的個(gè)定制REF3。

1.2 通信協(xié)議的選擇

本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，主站使用了西門子PLC S7-300，從站是變頻器，主站會(huì)想從站發(fā)布指令來控制從站的運(yùn)行，從站則會(huì)將傳感器獲得的信號(hào)發(fā)送給主站，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，并且在發(fā)現(xiàn)存在運(yùn)行異常時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。變頻器和網(wǎng)絡(luò)的連接依靠RPBA-01通訊模塊實(shí)現(xiàn)，接受主站的SIMATICS7-315-2DP進(jìn)行控制。通訊適配模塊可以接收雙向數(shù)據(jù)，會(huì)將所有的數(shù)據(jù)都編入到一個(gè)地址中，然后經(jīng)過尋址在進(jìn)行參數(shù)的使用，滿足靈活應(yīng)用寫入控制字、診斷信息等等的使用[1]。

2 STEP7項(xiàng)目組態(tài)和通訊編程方式

2.1 STEP7組態(tài)分析

在硬件配置中，完成對(duì)S7-400 PLC的硬件組態(tài)配置工作，使用S7-315-2DP作為主站系統(tǒng)，并將設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件導(dǎo)入到STEP7的編程環(huán)境中，軟件的組態(tài)會(huì)上傳到S7-315-2DP為主站的DP網(wǎng)絡(luò)中，本設(shè)計(jì)中使用的PPO類型為PPO4，同時(shí)設(shè)定電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)配置。對(duì)于ABB變頻器的Profibus結(jié)構(gòu)，使用Profibus-DP通信模塊來完成對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸工作。傳輸具有一定的周期性，所以需要主機(jī)在從站讀取信息之后再將信息發(fā)送給主站，為此必須使用PLC的SFC14和SFC15兩個(gè)系統(tǒng)功能模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫工作以及對(duì)變頻器的通信系統(tǒng)進(jìn)行控制。

2.2 變量表構(gòu)建

在PLC程序中，需要建立負(fù)責(zé)變頻器數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)塊，還要通過建立變量表來對(duì)實(shí)時(shí)通訊的效果進(jìn)行觀測[2]。

3 變頻器的運(yùn)行設(shè)置方式

經(jīng)過配置之后，變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)了使用Profibus-DP現(xiàn)場總線的連接，為了滿足控制需要，不僅要對(duì)PLC進(jìn)行變成設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)變頻器的相關(guān)參數(shù)也要進(jìn)行設(shè)置，在實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電纜的連接之后，就要啟動(dòng)變頻器，從而完成對(duì)變頻器的參數(shù)設(shè)置。

3.1 ACS880的參數(shù)設(shè)置方式

將Profibus適配器模塊安裝到變頻器上之后，還要根據(jù)適配模塊的使用指南來進(jìn)行硬件的調(diào)整，需要將原本的Comm.Module Link改成FIELDBUS，確定參數(shù)調(diào)整為ABB DRIVES，將51組參數(shù)從51.01修改為模塊類型，利用參數(shù)來顯示傳動(dòng)裝置探測到的模塊信號(hào)，為了保證信號(hào)傳輸?shù)陌踩头€(wěn)定，其值是不可調(diào)整的，同時(shí)，該參數(shù)有著十分重要的作用，如果參數(shù)沒有意義，就不可能實(shí)現(xiàn)模塊和傳動(dòng)之間的通信。對(duì)于51.02，選擇通信協(xié)議，以0為選擇Profibus-DP通信協(xié)議；51.03參數(shù)為Profibus連接的PPO類型，本系統(tǒng)給使用PPO4，所以設(shè)置為3，以保證變頻器上的通信協(xié)議和PLC的通信協(xié)議保持一致。51.04用于定義設(shè)備的地址，即變頻器站點(diǎn)的地址。

3.2 過程參數(shù)的連接

過程參量包括PLC主站到變頻器的連接和變頻器到主站的連接，需要使用RPBA-01雙端口RAM連接器和變頻器相應(yīng)參數(shù)的連接，并且要在變頻器上進(jìn)行下連接參數(shù)的設(shè)置。對(duì)于變頻器在啟停的控制，由PLC發(fā)送到傳動(dòng)裝置變頻器的PZD值PZD1控制字；而對(duì)于變頻器的頻率設(shè)定和控制，則要依靠PZD2控制字。傳動(dòng)裝置的報(bào)警、故障，以及變頻器的運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，則要會(huì)發(fā)送到PLC的PZD值PZD1狀態(tài)字；對(duì)于變頻器的速度實(shí)際值，以及電壓電流等數(shù)據(jù)，將發(fā)送到PLC的PZD2狀態(tài)字[3]。

4 結(jié)束語

在進(jìn)行西門子PLC和ABB變頻器進(jìn)行連接時(shí)，需要使用Profibus-DP協(xié)議，并進(jìn)行現(xiàn)場總線控制，以便提升系統(tǒng)的整體性和可靠性，確保在操作簡便性上的需求，使整個(gè)系統(tǒng)具有更高的實(shí)用性，有利于應(yīng)用到冶金行業(yè)的控制當(dāng)中，提升生產(chǎn)工作的經(jīng)濟(jì)效益。