浅谈西门子PLC与ABB变频器之间通信的实现

王甫江 金兵 刘胜军

江苏永钢集团有限公司 江苏 苏州 215628

前言

使用PL C控制ABB变频器对提升ABB变频器的控制效率和效果都有比较好的帮助，对于冶金工作的可靠性、安全性有明显的提升效果。使用西门子PLC利用Profibus-DP网络可以在极少投资的情况下满足硬件之间的通讯要求，因此要加强研究和推广，提升冶金工作的效率。

1 系统配置和通信协议分析

1.1 系统配置分析

本文使用西门子PLC和ACS880构建控制系统，分别使用了S7-300 PLC，PLC和变频器之间使用了Profibus-DP网络完成对通讯系统的构建，和变频器配套的通讯适配器为RPBA-01。以STEP7 V5.5软件作为基础编程软件，通过编写程序完成对整个网络组态的调整，以及进行相关通讯模式的配置工作。对于上位机，使用WinCC7.0 进行操作界面的操作和设计，并且用以太网来实现上位机和PLC之间的通讯，保证对系统的控制和感知。

对Profibus-DP的现场总线设置中，先给ACS880变频器安装GSD文件，然后在硬件配置中，加入从站ABB Drives RPBA-01，设置站好为2，将其插入到PPO Type Mudule为4。对于2号从站的参数设置，原本的Operation Mode传动协议并不能符合系统的控制要求，因此将传动协议改为了Vendor Specific。系统的其他配置皆使用默认配置就可以保证系统的兼容性和稳定性，因此并不改变原本的默认配置方式。之后将配置下载到主站当中，对于从站2输出区，其数据的第一个字是用于ABB传动通信协议控制的数字CW，第二个字是变频器的歌定制REF1，第三个字是变频器的给定值REF2，第四个字是变频器的个定制REF3。

1.2 通信协议的选择

本系统在设计中，主站使用了西门子PLC S7-300，从站是变频器，主站会想从站发布指令来控制从站的运行，从站则会将传感器获得的信号发送给主站，对运行状态进行分析，并且在发现存在运行异常时会发出报警信号。变频器和网络的连接依靠RPBA-01通讯模块实现，接受主站的SIMATICS7-315-2DP进行控制。通讯适配模块可以接收双向数据，会将所有的数据都编入到一个地址中，然后经过寻址在进行参数的使用，满足灵活应用写入控制字、诊断信息等等的使用[1]。

2 STEP7项目组态和通讯编程方式

2.1 STEP7组态分析

在硬件配置中，完成对S7-400 PLC的硬件组态配置工作，使用S7-315-2DP作为主站系统，并将设备数据库文件导入到STEP7的编程环境中，软件的组态会上传到S7-315-2DP为主站的DP网络中，本设计中使用的PPO类型为PPO4，同时设定电网的网络配置。对于ABB变频器的Profibus结构，使用Profibus-DP通信模块来完成对数据的传输工作。传输具有一定的周期性，所以需要主机在从站读取信息之后再将信息发送给主站，为此必须使用PLC的SFC14和SFC15两个系统功能模块，实现对数据的读写工作以及对变频器的通信系统进行控制。

2.2 变量表构建

在PLC程序中，需要建立负责变频器数据通信的数据块，还要通过建立变量表来对实时通讯的效果进行观测[2]。

3 变频器的运行设置方式

经过配置之后，变频器和PLC实现了使用Profibus-DP现场总线的连接，为了满足控制需要，不仅要对PLC进行变成设计，同时对变频器的相关参数也要进行设置，在实现对通信电缆的连接之后，就要启动变频器，从而完成对变频器的参数设置。

3.1 ACS880的参数设置方式

将Profibus适配器模块安装到变频器上之后，还要根据适配模块的使用指南来进行硬件的调整，需要将原本的Comm.Module Link改成FIELDBUS，确定参数调整为ABB DRIVES，将51组参数从51.01修改为模块类型，利用参数来显示传动装置探测到的模块信号，为了保证信号传输的安全和稳定，其值是不可调整的，同时，该参数有着十分重要的作用，如果参数没有意义，就不可能实现模块和传动之间的通信。对于51.02，选择通信协议，以0为选择Profibus-DP通信协议；51.03参数为Profibus连接的PPO类型，本系统给使用PPO4，所以设置为3，以保证变频器上的通信协议和PLC的通信协议保持一致。51.04用于定义设备的地址，即变频器站点的地址。

3.2 过程参数的连接

过程参量包括PLC主站到变频器的连接和变频器到主站的连接，需要使用RPBA-01双端口RAM连接器和变频器相应参数的连接，并且要在变频器上进行下连接参数的设置。对于变频器在启停的控制，由PLC发送到传动装置变频器的PZD值PZD1控制字；而对于变频器的频率设定和控制，则要依靠PZD2控制字。传动装置的报警、故障，以及变频器的运行状态等数据，则要会发送到PLC的PZD值PZD1状态字；对于变频器的速度实际值，以及电压电流等数据，将发送到PLC的PZD2状态字[3]。

4 结束语

在进行西门子PLC和ABB变频器进行连接时，需要使用Profibus-DP协议，并进行现场总线控制，以便提升系统的整体性和可靠性，确保在操作简便性上的需求，使整个系统具有更高的实用性，有利于应用到冶金行业的控制当中，提升生产工作的经济效益。