Profibus 是目前工控系統(tǒng)中最成功的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，得到了廣泛的應(yīng)用。某公司煤氣加壓機(jī)控制系統(tǒng)采用Profibus-DP過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)方案，分別采用西門(mén)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(mén)子公司和ABB公司的相關(guān)產(chǎn)品來(lái)實(shí)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。其中PLC為西門(mén)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(duì)S7-300 PLC編程和對(duì)Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)和通訊配置。上位機(jī)畫(huà)面操作采用WinCC5.1進(jìn)行畫(huà)面編程和操作，與PLC通訊采用以太網(wǎng)通訊方式。
(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(shí)，主站向變頻器傳送運(yùn)行指令，同時(shí)接受變頻器反饋的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警狀態(tài)的信號(hào)。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(lái)的控制。NPBA-12通訊適配器模塊將從Profibus-DP網(wǎng)中接收到的過(guò)程數(shù)據(jù)存入雙向RAM中，的每一個(gè)字都被編址，在 變頻器端的雙向RAM可通過(guò)被編址參數(shù)排序，向變頻器寫(xiě)入控制字、設(shè)置值或讀出實(shí)際值、診斷信息等參量。
變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)若從軟件角度看，其核心內(nèi)容是現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊協(xié)議。Profibus-DP通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)電報(bào)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(guò)程數(shù)據(jù)PZD。參數(shù)值PKW是變頻器運(yùn)行時(shí)要定義的一些功能碼;過(guò)程數(shù)據(jù)PZD是變頻器運(yùn)行過(guò)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(wú)PKW而有2個(gè)字或6個(gè)字的PZD;另一類是 有PKW且還有2個(gè)字、6個(gè)字或10個(gè)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(dú)立工作，從而使變頻器能夠按照上一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的指令運(yùn)行。
3 STEP7項(xiàng)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(kù))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(jì)使用PPO4，設(shè)定站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址。在變頻傳動(dòng)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(gè)系統(tǒng)功能塊SFC14和SFC15來(lái)讀寫(xiě)這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)到變頻器的通信控制;
(3) 在主PLC程序中建立一個(gè)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(cè)實(shí)時(shí)通訊效果。
4 變頻器運(yùn)行設(shè)置
變頻器與PLC應(yīng)用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連成網(wǎng)絡(luò)后，除在PLC自動(dòng)化系統(tǒng)中進(jìn)行編程外，在每個(gè)變頻器上也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置。
通訊電纜聯(lián)接后，啟動(dòng)變頻器，完成對(duì)變頻器通訊參數(shù)的
4.1 基本設(shè)置。 機(jī)電專業(yè)
(1) 51.01—模塊類型，本參數(shù)顯示由傳動(dòng)裝置探測(cè)到的模塊型號(hào)。其參數(shù)值用戶不可調(diào)整。如果本參數(shù)沒(méi)有定義，則不能在模塊與傳動(dòng)之間建立通訊。
(2) 51.02—本參數(shù)選擇通訊協(xié)議，“0”為選擇Profibus-DP通訊協(xié)議。
(3) 51.03—本參數(shù)為Profibus連接選擇的PPO類型，“3”為PPO4，但變頻器上的PPO類型應(yīng)與PLC上組態(tài)的PPO類型一致。
(4) 51.04—本參數(shù)用于定義設(shè)備地址號(hào)，即變頻器的站點(diǎn)地址，在Profibus連路上的每一臺(tái)設(shè)備都必須有一個(gè)單獨(dú)的地址。本次設(shè)計(jì)中兩臺(tái)變頻器分別為2、3號(hào)站。[1]
4.2 過(guò)程參數(shù)的連接
過(guò)程參數(shù)互聯(lián)完成NPBA-12雙端口RAM連接器與變頻器相應(yīng)參數(shù)的定義和連接，包括主站(PLC)到變頻器的連接和變頻器到主站(PLC)的連接兩部分。在變頻器上設(shè)定下列連接參數(shù)。 (1) 從PLC發(fā)送到傳動(dòng)裝置變頻器的PZD值
l PZD1—控制字，如變頻器的啟動(dòng)使能、停止、急停等控制命令;
l PZD2—變頻器的頻率設(shè)定值。
(2) 從傳動(dòng)裝置變頻器發(fā)送到PLC的PZD值
l PZD1—狀態(tài)字,如報(bào)警、故障等變頻器運(yùn)行狀態(tài);
l PZD2—變頻器的速度實(shí)際值、電流實(shí)際值等。 機(jī)電專業(yè)技術(shù)網(wǎng)
5 結(jié)束語(yǔ)
變頻器控制系統(tǒng)采用了Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式后，不但整個(gè)系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便。
