1 引言
隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，現(xiàn)場對傳動設(shè)備的快速性、連續(xù)性、系統(tǒng)性的使用要求越來越高。單臺變頻器的獨立運行的模式已經(jīng)不能滿足要求，多臺成組系統(tǒng)運行成為最大特點。所有的本地柜前操作已經(jīng)發(fā)展為計算機集中遠(yuǎn)程自動控制模式。這些特點都建立在計算機、plc、傳動裝置間的數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)上。以此來實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)控和控制命令的下達(dá)?，F(xiàn)場總線的發(fā)明和應(yīng)用為實現(xiàn)上述功能提供了技術(shù)保證。現(xiàn)在使用較為廣泛的現(xiàn)場總線有:profibus、canbus、modbus、devicenet、lonworks等。本文重點介紹以profibus 現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的西門子simatic s7 plc和6es70系列變頻器間的通訊技術(shù)。
2 profibus現(xiàn)場總線概述
profibus是一種應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)場總線，其總線標(biāo)準(zhǔn)是國際總線標(biāo)準(zhǔn)ie61158的重要組成部分。是一種開放式系統(tǒng)，令牌結(jié)構(gòu)，以互聯(lián)網(wǎng)(open system interconnection-sio)作為參考模型。有3個兼容部分組成部分即profibus-dp(decentralized periphery)， profibus-pa(process automation)，profibus-fms(fieldbus message specification)。其中dp是一種高速低成本通訊，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式i/o的通訊。采用rs485數(shù)據(jù)接口，傳輸介質(zhì)用光纖或雙絞電纜，傳輸波特率從(9.6k～12m)bps，傳輸距離可以通過repeter進行擴展，每個dp網(wǎng)上可以同時配置122個從站，是一種功能強大的現(xiàn)場總線。下面介紹的plc和變頻器間的通訊也是基于profibus-dp技術(shù)進行的。
3 profibus-dp的數(shù)據(jù)通訊格式
傳動裝置通過profibus-dp網(wǎng)與主站plc的接口是經(jīng)過通訊模塊cbp板來實現(xiàn)的，帶有dp口的s7-300和400 plc也可以通過cpu上的dp口來實現(xiàn)。采用rs485接口及支持(9.6k～12m)bps波特率數(shù)據(jù)傳輸(數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖1所示)，其中數(shù)據(jù)的報文頭尾主要是來規(guī)定數(shù)據(jù)的功能碼、傳輸長度、奇偶校驗、發(fā)送應(yīng)答等內(nèi)容，主從站之間的數(shù)據(jù)讀寫的過程(如圖2所示)核心的部分是參數(shù)接口(簡稱pkw)和過程數(shù)據(jù)(簡稱pzd)，pkw和pzd共有五種結(jié)構(gòu)形式即:ppo1、ppo2、ppo3、ppo4、ppo5，其傳輸?shù)淖止?jié)長度及結(jié)構(gòu)形式各不相同。在plc和變頻器通訊方式配置時要對ppo進行選擇，每一種類型的結(jié)構(gòu)形式如下。
圖1 數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)
圖2 主從站間數(shù)據(jù)讀寫過程
ppo1 4 pkw + 2 pzd (共有6個字組成)
ppo2 4 pkw + 6 pzd (共有10個字組成)
ppo3 2 pzd (共有2個字組成)
ppo4 6 pzd (共有6個字組成)
ppo5 4 pkw+10 pzd (共有14個字組成)
參數(shù)接口(pkw):參數(shù)id號(pke)、變址數(shù)(ind)、參數(shù)值(pwe)三部分組成。過程數(shù)據(jù)接口(pzd):控制字(stw)、狀態(tài)字(zsw)、主給定(main setpoint )，實際反饋值(main actual value) 等組成，另外要了解掌握控制字和狀態(tài)字每一位的具體含義，并熟悉西門子變頻器參數(shù)的具體應(yīng)用，在通訊參數(shù)設(shè)置時需要具體定義。
4 實現(xiàn)通訊的軟硬件要求和參數(shù)設(shè)置
(1) 硬件要求
·133mhz以上且內(nèi)存不小于16mb的編程器。
·西門子s7-300/400系列plc，ram不小于12kb，并帶有profibus-dp接口，或是s7-400(ram不小于12kb)配cp443-5的通訊板。
·帶有cbp通訊模塊和帶有cu2/sc的vc板的變頻器
(2) 軟件要求
·win 95或win nt(v4.0以上)
·step7(v3.0以上)
·安裝dva-s7-sps7
(3) 通訊設(shè)置基本步驟
·設(shè)置傳動參數(shù)
· plc硬件配置
·創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊
·編寫通訊程序
· 系統(tǒng)調(diào)試
(4) 傳動參數(shù)的設(shè)置
·p053 = 3 參數(shù)使能
·p090 = 1 cbp板在2#槽
·p918 = 3 從站地址
·p554.1=3001 控制字pzd1
·p443.1=3002 主給定pzd2
·p694.1=968 狀態(tài)子pzd1
·p694.2=218 實際值pzd2
5 plc與傳動變頻器通訊程序
要實現(xiàn)通訊功能，正確的程序編寫是非常重要的，下面將以西門子的s7-416 plc和6se70變頻器為例來介紹通訊的程序編寫。
(1) 基本配置和定義
基本配置如圖3所示
圖3 基本配置界面
主站master為cpu-416-2dp
從站slave為6se70傳動裝置，profibus地址是3
輸入地址: iw 256 ( 2 words pzd);
輸出地址: qw256 (2 words pzd );
ppo類型: 3; 總線接口: rs485。
(2) 使用的功能塊
ob1 main cycle 主循環(huán)
sfc14 dprd-dat 讀數(shù)據(jù)系統(tǒng)功能塊
sfc 15 dpwr-dat 寫數(shù)據(jù)系統(tǒng)功能塊
db100 數(shù)據(jù)存取 (dbw0 –dbw4是讀出，
dbw5-dbw8是寫入)
mw200 mw210 通訊狀態(tài)顯示
(3) 簡單程序編寫(如圖4)
圖4 程序編寫界面
ob1
network1: 讀出數(shù)據(jù)
call sfc 14
laddr w#16#100
ret-val mw200
record p#db100.dbx0.0 byte 4
network2: 顯示數(shù)據(jù)
l db100.dbw 0
t mw50
nop 0
network3: 寫入數(shù)據(jù)
l w#16#efff
t db100.dbw 5
network4: 發(fā)送數(shù)據(jù)
call sfc 15
laddr w#16#100
record p#db100.dbx5.0 byte 4
ret-val mw210
把程序存儲編譯下裝，檢查傳動裝置的參數(shù)設(shè)置后，即可上電進行調(diào)試。
6 結(jié)束語
通過上述介紹，我們可以以profibus-dp總線為基礎(chǔ)通過網(wǎng)絡(luò)配置和參數(shù)設(shè)定來建立plc和傳動裝置之間的通訊，并通過參數(shù)的變化來實現(xiàn)對裝置的啟?？刂?，快慢調(diào)速等功能。借助于編程器可plc在線查看從裝置讀取上來的狀態(tài)和實際反饋值，在裝置pmu上也可查看主給定。通訊技術(shù)的實現(xiàn)了自動化的更加廣泛應(yīng)用。
參考文獻
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[3] 唐濟揚. 現(xiàn)場總線profibus系統(tǒng)集成與產(chǎn)品開發(fā)
[4] siemens. drives communication for simatic s7
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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