1 引言
隨著現代生產工藝的飛速發展，現場對傳動設備的快速性、連續性、系統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不能滿足要求，多臺成組系統運行成為最大特點。所有的本地柜前操作已經發展為計算機集中遠程自動控制模式。這些特點都建立在計算機、plc、傳動裝置間的數據通訊的基礎上。以此來實現現場設備的運行狀態監控和控制命令的下達。現場總線的發明和應用為實現上述功能提供了技術保證。現在使用較為廣泛的現場總線有:profibus、canbus、modbus、devicenet、lonworks等。本文重點介紹以profibus 現場總線為基礎的西門子simatic s7 plc和6es70系列變頻器間的通訊技術。
2 profibus現場總線概述
profibus是一種應用較為廣泛的現場總線，其總線標準是國際總線標準ie61158的重要組成部分。是一種開放式系統，令牌結構，以互聯網(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，用于設備級控制系統與分散式i/o的通訊。采用rs485數據接口，傳輸介質用光纖或雙絞電纜，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網上可以同時配置122個從站，是一種功能強大的現場總線。下面介紹的plc和變頻器間的通訊也是基于profibus-dp技術進行的。
3 profibus-dp的數據通訊格式
傳動裝置通過profibus-dp網與主站plc的接口是經過通訊模塊cbp板來實現的，帶有dp口的s7-300和400 plc也可以通過cpu上的dp口來實現。采用rs485接口及支持(9.6k～12m)bps波特率數據傳輸(數據傳輸的結構如圖1所示)，其中數據的報文頭尾主要是來規定數據的功能碼、傳輸長度、奇偶校驗、發送應答等內容，主從站之間的數據讀寫的過程(如圖2所示)核心的部分是參數接口(簡稱pkw)和過程數據(簡稱pzd)，pkw和pzd共有五種結構形式即:ppo1、ppo2、ppo3、ppo4、ppo5，其傳輸的字節長度及結構形式各不相同。在plc和變頻器通訊方式配置時要對ppo進行選擇，每一種類型的結構形式如下。
圖1 數據傳輸的結構
圖2 主從站間數據讀寫過程
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)
參數接口(pkw):參數id號(pke)、變址數(ind)、參數值(pwe)三部分組成。過程數據接口(pzd):控制字(stw)、狀態字(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字每一位的具體含義，并熟悉西門子變頻器參數的具體應用，在通訊參數設置時需要具體定義。
4 實現通訊的軟硬件要求和參數設置
(1) 硬件要求
·133mhz以上且內存不小于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) 通訊設置基本步驟
·設置傳動參數
· plc硬件配置
·創建數據塊
·編寫通訊程序
· 系統調試
(4) 傳動參數的設置
·p053 = 3 參數使能
·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 狀態子pzd1
·p694.2=218 實際值pzd2
5 plc與傳動變頻器通訊程序
要實現通訊功能，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
sfc14 dprd-dat 讀數據系統功能塊
sfc 15 dpwr-dat 寫數據系統功能塊
db100 數據存取 (dbw0 –dbw4是讀出，
dbw5-dbw8是寫入)
mw200 mw210 通訊狀態顯示
(3) 簡單程序編寫(如圖4)
圖4 程序編寫界面
ob1
network1: 讀出數據
call sfc 14
laddr w#16#100
ret-val mw200
record p#db100.dbx0.0 byte 4
network2: 顯示數據
l db100.dbw 0
t mw50
nop 0
network3: 寫入數據
l w#16#efff
t db100.dbw 5
network4: 發送數據
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設置后，即可上電進行調試。
6 結束語
通過上述介紹，我們可以以profibus-dp總線為基礎通過網絡配置和參數設定來建立plc和傳動裝置之間的通訊，并通過參數的變化來實現對裝置的啟停控制，快慢調速等功能。借助于編程器可plc在線查看從裝置讀取上來的狀態和實際反饋值，在裝置pmu上也可查看主給定。通訊技術的實現了自動化的更加廣泛應用。
參考文獻
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：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
