PROFIBUS—DP网络下变频器的应用

安磊

摘  要：PROFIBUS-DP是工业总线中应用最广的通信方式，主要用于自动化系统中各组件之间的通信。文章以西门子S7-300 PLC和丹佛斯FC300型变频器为例，对在企业中PROFIBUS-DP网络下变频器的应用做一探讨。

关键词：PROFIBUS-DP;DP主站; PPO;变频器

中图分类号：TP273     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）03-0072-02

1  概  述

随着工业自动化程度的不断提高，变频器作为电机的驱动机构使用日益广泛。由于工业网络控制系统已成为自动控制系统发展的主流方向，传统的变频器已无法脱离工业网络而独立存在。本文就西门子S7-300 PLC和丹佛斯FC 300型变频器为例，对在企业中PROFIBUS-DP网络下变频器的应用做一探讨。

2  技术要点

2.1  PROFIBUS-DP

PROFIBUS-DP主要用于自动化系统中PLC与现场分布式输入/输出设备之间的数据交换，主要用于连接以下设备：PLC、变频器、ET 200。PROFIBUS-DP采用RS-485双绞线传输数据，波特率从9.6 K bit/s到12 M bit/s，站点类型可分为主站与从站。主站与从站之间的通信基于主-从原理，DP主站依次访问DP从站，主站与从站间周期性地交换用户数据。

2.2  过程参数对象

丹佛斯变频器与DP主站之间的通讯是通过过程参数对象（PPO）来完成的，分为两个过程：①DP主站将含有控制字（CTW）、速度设定值（MRV）等参数的PPO传输给丹佛斯变频器;②丹佛斯变频器将含有状态字（STW）、当前输出频率（MAV）等参数的PPO反馈给DP主站。丹佛斯变频器共有8种不同类型的PPO，PPO由两部分组成，分别是过程控制数据（PCD）和变频器参数特征值（PCV）。

  PPO types 3、4、6、7和8用于非循环参数访问，即只能访问PCD，不能访问PCV;PPO types 1、2、5可以访问PCV和PCD。所有类型的PPO分别有两种模式：Word consistent和Module consistent。在Word consistent模式下，PPO中只有PCV部分的数据是连续的，编写程序时不需调用SFC14和SFC15;在Module consistent模式下，PCV和PCD部分的数据都是连续的，编写程序时需调用SFC14和SFC15。

 此处，对下文实例中所用到的PPO type 4 进行介绍。PPO type 4用于非循环参数访问，即只能访问PCD，不能访问PCV，且PCD部分只有12个字节，其结构如图1所示。

由DP主站传输给丹佛斯变频器的PPO type 4：控制字（CTW）占用第一个字;速度设定值（MRV），即设定频率值，占用第二个字;后续字段用于修改变频器参数。由丹佛斯变频器反馈给DP主站的PPO type 4 ：状态字（STW），即用来向DP主站反馈变频器的状态，占用第一个字;速度反馈值（MAV），即变频器的实际输出频率，占用第二个字;后续字段用于反馈变频器状态信息。

3  案例实施

3.1  系统结构

本案例实现在PROFIBUS-DP网络下PLC与变频器之间进行通信，进而实现变频器在设定频率下对电机的正反转运行控制。系统结构图及数字量输入输出模块接线图，如图2和图3所示。

3.2  系统组态

 ①打开STEP7软件，新建项目-插入SIMATIC 300站点，根据系统结构组态，见表1。

②右击CPU中的DP模块，选择“添加主站系统”选项，出现对话框后，单击“新建”按钮，单击“确定”，出现PROFIBUS-DP网络，如图4所示。

③单击“选项”菜单，选择“安装GSD文件”选项，安装组态丹佛斯变频器所需的GSD文件。

  ④右击PROFIBUS-DP网络，选择“插入对象”选项，依次选择PROFIBUS DP-AdditionalField-Devices-Drives-Danfoss-FC1

100/200/300，设置变频器的DP地址为3。选择PPO type 4，模式为Word consistent。

组态完成后，在下方地址栏中得出变频器的输入地址范围为PIB256-PIB267，共12字节;输出地址为PQB256-PQB267，共12字节。结合上文所述，得知丹佛斯变频器使用地址PIW256向PLC反馈状态字，使用地址PIW258向PLC反馈实际输出频率;PLC使用地址PQW256向丹佛斯变频器传输控制字，使用地址PQW258向其传输设定频率。

3.3  编写程序

 在OB1组织块中编写如下程序：

 程序一，如图5所示。

程序二，如图6所示。

程序三，如图7所示。

程序四，如图8所示。

程序五，如图9所示。

程序六，如图10所示。

3.4  变频器参数设置

长按变频器LCP面板上的Main Menu键，设置变频器参数。

①参照电机铭牌，设置如下参数：

1-20：电动机功率;

1-21：电动机电压;

1-24：电动机电流;

1-25：电动机额定转速。

②配置DP网络及其他参数：

 0-01：语言，选择中文;

5-12：端子27数字输入，选择无功能;

8-02：控制字源，选择选件A;

9-18：节点地址，设置变频器在DP网中的地址，本实例中地址为3。

4  结  语

 通过上述程序编写、组态及参数设置，可实现PLC与丹佛斯变频器之间的数据传输，进而实现电机在设定频率下的正反向运行。同时，根据需求也可编写程序读取变频器数据，达到监视和诊断的目的。

参考文献：

[1] 秦益霖.西门子S7-300PLC应用技术[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2] 王占奎.交流变频调速应用例集[M].北京：科学出版社，1995.

[3] 廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.