ABB變頻器與西門子PLC之間的現(xiàn)場總線通訊技術(shù)(1)
Profibus 是目前工控系統(tǒng)中最成功的現(xiàn)場總線之一，得到了廣泛的應(yīng)用。濟(jì)鋼鮑德彩板有限公司煤氣加壓機(jī)控制系統(tǒng)采用Profibus-DP過程現(xiàn)場總線通訊技術(shù)方案，分別采用西門子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS600變頻器。
2 系統(tǒng)配置及通訊協(xié)議
(1) 系統(tǒng)配置
該 系統(tǒng)以西門子公司和ABB公司的相關(guān)產(chǎn)品來實現(xiàn)全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)在Profibus-DP網(wǎng)中的通訊及控制原理。附圖為該系統(tǒng)的Profibus-DP 網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)配置圖，其中PLC為西門子公司的SIMATIC S7-315-2DP，變頻器為ACS600系列，NPBA-12為與變頻器配套的通訊適配器。編程軟件為STEP7 V5.2軟件，用于對S7-300 PLC編程和對Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)和通訊配置。上位機(jī)畫面操作采用WinCC5.1進(jìn)行畫面編程和操作，與PLC通訊采用以太網(wǎng)通訊方式。
附圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖
(2) 通訊協(xié)議
在本系統(tǒng)中，S7-300 PLC作為主站，變頻器作為從站時，主站向變頻器傳送運行指令，同時接受變頻器反饋的運行狀態(tài)及故障報警狀態(tài)的信號。變頻器與NPBA-12通訊適配器模 塊相連，接入Profibus-DP網(wǎng)中作為從站，接受從主站SIMATIC S7-315-2DP來的控制。NPBA-12通訊適配器模塊將從Profibus-DP網(wǎng)中接收到的過程數(shù)據(jù)存入雙向RAM中，的每一個字都被編址，在 變頻器端的雙向RAM可通過被編址參數(shù)排序，向變頻器寫入控制字、設(shè)置值或讀出實際值、診斷信息等參量。
變 頻器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)若從軟件角度看，其核心內(nèi)容是現(xiàn)場總線的通訊協(xié)議。Profibus-DP通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)電報結(jié)構(gòu)分為協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和協(xié)議層。網(wǎng) 絡(luò)數(shù)據(jù)即PPO包括參數(shù)值PKW及過程數(shù)據(jù)PZD。參數(shù)值PKW是變頻器運行時要定義的一些功能碼;過程數(shù)據(jù)PZD是變頻器運行過程中要輸入/輸出的一些 數(shù)據(jù)值，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。Profibus-DP共有兩類型的網(wǎng)絡(luò)PPO:一類是無PKW而有2個字或6個字的PZD;另一類是 有PKW且還有2個字、6個字或10個字的PZD。將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)這樣分類定義的目的，是為了完成不同的任務(wù)，即PKW的傳輸與PZD的傳輸互不影響，均各自 獨立工作，從而使變頻器能夠按照上一級自動化系統(tǒng)的指令運行。
3 STEP7項目系統(tǒng)組態(tài)及通訊編程
(1) 使用STEP7V5.2組態(tài)軟件，進(jìn)入Hardware Configure完成S7-300 PLC硬件組態(tài);
(2) 選定S7-315-2DP為主站系統(tǒng)，將NPBA-12的GSD(設(shè)備數(shù)據(jù)庫)文件導(dǎo)入STEP7的編程環(huán)境中，軟件組態(tài)NPBA-12到以 S7-315-2DP為主站的DP網(wǎng)上，并選定使用的PPO類型，本設(shè)計使用PPO4，設(shè)定站點網(wǎng)絡(luò)地址。在變頻傳動裝置Profibus的結(jié)構(gòu) 中，ABB變頻器使用Profibus-DP通信模塊(NPBA-12)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主要是周期性的:主機(jī)從從站讀取輸入信息并把輸出信息反送給從站， 因此需要在PLC主程序中調(diào)用兩個系統(tǒng)功能塊SFC14和SFC15來讀寫這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)到變頻器的通信控制;
(3) 在主PLC程序中建立一個數(shù)據(jù)塊，用于于變頻器的數(shù)據(jù)通信;建立一變量表，用于觀測實時通訊效果。
2 系統(tǒng)配置及通訊協(xié)議
(1) 系統(tǒng)配置
該 系統(tǒng)以西門子公司和ABB公司的相關(guān)產(chǎn)品來實現(xiàn)全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)在Profibus-DP網(wǎng)中的通訊及控制原理。附圖為該系統(tǒng)的Profibus-DP 網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)配置圖，其中PLC為西門子公司的SIMATIC S7-315-2DP，變頻器為ACS600系列，NPBA-12為與變頻器配套的通訊適配器。編程軟件為STEP7 V5.2軟件，用于對S7-300 PLC編程和對Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)和通訊配置。上位機(jī)畫面操作采用WinCC5.1進(jìn)行畫面編程和操作，與PLC通訊采用以太網(wǎng)通訊方式。
附圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖
(2) 通訊協(xié)議
在本系統(tǒng)中，S7-300 PLC作為主站，變頻器作為從站時，主站向變頻器傳送運行指令，同時接受變頻器反饋的運行狀態(tài)及故障報警狀態(tài)的信號。變頻器與NPBA-12通訊適配器模 塊相連，接入Profibus-DP網(wǎng)中作為從站，接受從主站SIMATIC S7-315-2DP來的控制。NPBA-12通訊適配器模塊將從Profibus-DP網(wǎng)中接收到的過程數(shù)據(jù)存入雙向RAM中，的每一個字都被編址，在 變頻器端的雙向RAM可通過被編址參數(shù)排序，向變頻器寫入控制字、設(shè)置值或讀出實際值、診斷信息等參量。
變 頻器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)若從軟件角度看，其核心內(nèi)容是現(xiàn)場總線的通訊協(xié)議。Profibus-DP通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)電報結(jié)構(gòu)分為協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和協(xié)議層。網(wǎng) 絡(luò)數(shù)據(jù)即PPO包括參數(shù)值PKW及過程數(shù)據(jù)PZD。參數(shù)值PKW是變頻器運行時要定義的一些功能碼;過程數(shù)據(jù)PZD是變頻器運行過程中要輸入/輸出的一些 數(shù)據(jù)值，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。Profibus-DP共有兩類型的網(wǎng)絡(luò)PPO:一類是無PKW而有2個字或6個字的PZD;另一類是 有PKW且還有2個字、6個字或10個字的PZD。將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)這樣分類定義的目的，是為了完成不同的任務(wù)，即PKW的傳輸與PZD的傳輸互不影響，均各自 獨立工作，從而使變頻器能夠按照上一級自動化系統(tǒng)的指令運行。
3 STEP7項目系統(tǒng)組態(tài)及通訊編程
(1) 使用STEP7V5.2組態(tài)軟件，進(jìn)入Hardware Configure完成S7-300 PLC硬件組態(tài);
(2) 選定S7-315-2DP為主站系統(tǒng)，將NPBA-12的GSD(設(shè)備數(shù)據(jù)庫)文件導(dǎo)入STEP7的編程環(huán)境中，軟件組態(tài)NPBA-12到以 S7-315-2DP為主站的DP網(wǎng)上，并選定使用的PPO類型，本設(shè)計使用PPO4，設(shè)定站點網(wǎng)絡(luò)地址。在變頻傳動裝置Profibus的結(jié)構(gòu) 中，ABB變頻器使用Profibus-DP通信模塊(NPBA-12)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主要是周期性的:主機(jī)從從站讀取輸入信息并把輸出信息反送給從站， 因此需要在PLC主程序中調(diào)用兩個系統(tǒng)功能塊SFC14和SFC15來讀寫這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)到變頻器的通信控制;
(3) 在主PLC程序中建立一個數(shù)據(jù)塊，用于于變頻器的數(shù)據(jù)通信;建立一變量表，用于觀測實時通訊效果。
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