础洲娜胭田姗西门子pLC与ABB变频器之间的现场总线通讯的实现 Res}iZationofth6Fie{dBUSCOmmUniC8tionBGtWGGnSIGmGnSPLCsndABBInVGrter陕西科技大学 Cu1Wen崔文孟彦京MengYanjing摘要:本文介绍了西门子slMATIc7一30s0系列PLC与AB日ACsso系列变频器之间通过主要讨论了系统配置及通讯协议,S丁Ep7编程软件环数据通讯朋0IBUS一Op现场总线的数据通讯功能关键词:57一300P比 境下的通讯测试程序的编写 系统硬件组态及变频器参数的设置等关键技术环节PROF旧US一DP现场总线Abstract:ThisPaPerintrodueesthePROFIBUS一DPfieldbusdataeommunieatjonbetween5iemensSIMATIC57一300PLCandABBACS800ser一esInverter.FocusedonsystemeonfiguratjonandeommunieationProtoeols,thekeyteehniealasPeetsoftheeommunieat{on testProcedureandhardwareeonfigurationintheSTEP7Programmingsoftwareenvironmentaswellastheinve舰rParameterss时ings. Keywords:57一300PLCPROFIBUS一DPFieldbusDataeommunieationI中图分类号]TP273[文献标识码]B文童编号1561一0330(2013)08一0060一041引言PROFIBUS是目前国际上通用的的 开放式的现场总线,各种各样的自动化设备均可以通过同样的接口交换信息!PROFIBUS用于分布式I/O设备 传动装置 PLC和基于PC(个人计算机)的自动化系统!PROFIBus由三个部分组成,即PR∀#FlBUS一-DP(Deeen加l止dPereiPhery,SPCiefcaiotn,现场总线报文规范)t一l31!现场总线标准之一,它以其独特的技术特点 严格的认证规范 开放的标准 众多厂商的支持和不断发展的应用行规,已被纳入现场总线的国际标 准IEC61158和欧洲标准EN50I70,并于2001年被定为我国的国家标准 B厅103083一20J)l!(2系统配置与通讯协议(l)系统配置本系统主要使用西门子公司57-3OOPLC系列和ABB公司ACS80O系列变频器来实现全数字交流调速系统在PROFIBuS一DP现场总线网络的分布式外围设备) pROFIBUS-队(ProeessAutomation,过程自动化)和PROFIBUS一FMS(FieldbusMessage控制和通讯!本系统的PROFIBUS-DP网络的配置示意图如图l所示!PROFIBUS是不依赖生产厂家 60THEWORLDOFINVERTERS加,念年08月.PROFIBUS 夕J#洲湘f从机站电气安装章) 厄泪吕D眨申口.口!固定螺钉 应查习习图1系统网络配置示意图(接地)(机座)习国习国口立习习国国口雪 DIP开关,用于选择总线终端器了习.它卜卜 RPBA一01PROFIBUS一DP适配器模块是ABB传动单元的一个可选设备,百\\∃ 插在ABB变频器的插槽1内,它可以将传动单元连接到一个PROFIBUS网络!在PRoFIBuS网络上,传动单元当成从属设备!RPBA一1适配器模块如图02所示[41!育旋转节点地址选择开关习二O 习状态显示LEDs(见故障跟踪章)图2PROFIBUS通讯结构和RPBA一01适配器模块侧视图 使用sTEP7vs.4组态软件,进入硬件组态,将RPBA一1的GSD(设备数据库)文件导入STEP7的编程0环境中,点击%选项&一%安装GSD文件&将ABB变频但)通讯协议的设计在本系统中,57一300PLC作为主站,变频器作为从站时,主站向变频器传送运行指令,同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号!变频器与RPBA一l 器的GSD文件导入STEP7中,GSD文件可以从ww做PRoFIBus.com网站或从ABB网站下载,文件名为ABB0812GSD[6]!通讯适配器模块相连,接入PROFIBUS一DP网中作为从站,接受从主站SIMATIC57一315一ZDP来的控制!RPBA一l通 (2)系统硬件组态讯适配器模块将从PROFIBUS一DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中的每一个字都被编址,在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序,向变频器写入控制字 选定57一315一ZDP为主站系统,默认地址为2,将ABB的RPBA一01组态到57一315一ZDP为主站的DP网上,并选定使用的PPO4类型,设定站点网络地址为11,如图3所示!单击DP主站系统中的ABB从站,在系统硬件组态的下方有ABBDrivesRPBA一01的参设置值或读出实际值 诊断信息等参量! 变频器现场总线控制系统若从软件角度看,其核心内容是现场总线的通讯协议!PROFIBUS一DP通讯协议数,其中%I地址&IW256一IW266这6个字表示变频的数据电报结构分为协议头 网络数据和协议层!网络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD!参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码:过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些数据值,如频器的RPBA一01从站映射到57一300中的输入地址,可以通过在STEP7中编程直接进行读操作,同理,可率给定值 速度反馈值 电流反馈值等!pROFIBUS一Dp共有两种类型的网络PPo:一类是无PKW而有2个字或6个字的PZD!另一类是有PKW且还有2个字 6个字或10个字的PZD!将网络数据这样分类定义的目的,是为了完成不同的任务,即PKW的传输与PZD的传输互不影响,均各自工作,从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行阵∋#!例一 一么,()川..Q(,扣幼卜云喇山阶助由万 3STEp7项目系统及通讯设计(1)进人硬件组态图3系统硬件组态 THEWORLDOFINVERTERS61及侧峨肉网国以通过%Q地址&对变频器进行写操作!PPO默认的(3)测试程序 Qw256 Qw258为变频器的控制字 速度给定值;IW256.IW258为变频器的状态字 实际速度值,IW260一IW266这4个字可以通过设置变频器参数51.05一51.12进行配置!.序.:标口.1PLC主站给ABBACS800变频器从站写入起动 停止的控制信号,并且可以设定从站变频器的速度,也可以读取从站反馈的状态字和实际速度!本系统没有在主程序OBI中调用STEP7的输入 输出系统功能SFC14和SFC15,而是通过直接读写变频器的映射寄存器的方式编程,这样程序更加易读 易懂,适合初学者学习!主程序OBI中的程序如图4所示,到此程序设计部分全部完成,可以通过控制字来实现传动设备的控制!本系统应用PLC中变量表(VAT)虚拟按键功能对变频器进行控制字的写入 速度的设定和状态字 实际速度的读取显示!其中,程序如图4所示!通过修改变变量表(VAI,)中的参数值可以写给变频器控制字和速度值,也可以读取变频器的状态字和实际的一些参数值,本系统要读电机的实际速度 电流,变量表如图5所示!图5变量表.序段(:标月.4变频器参数设,变频器与PLC通过PROFIBUS一DP现场总线连接成 二口翻旧呢翻呢月翻加加网络后,除在PLCSTEP7中进行编程和硬件组态外,变频器上也要进行适当的参数设置!除了常用的参数外,基本的通讯参数设置如附表所示! )功加了了.序扭.:仿扭.5实验结果分析将编写好的程序下载到57一300PLc的cPu中,将CPU打到运行状态,连接好PLC与ACsso变频器通讯 电缆之后,PLC与变频器即可进行实时的PROFIBUS一DP通讯!在STEP7软件中的变量表中点击%变量&一%监视&,可在变量表中为变频器写入%起动& %停止&命令和%速度&值,并且可以监视电机实际的反馈值!在M0.1的%修.序..:标砚.改数值&中写入%l&并且在M住2的%修改数值&中写入(0,∋,,变频器启动;在M0.2的%修改数值&中写入%1&并且在MO.1的%修改数值&中写入卿(,,变频器停止;在MW10的%修改数值&中写入变频器的速度值,给定值士20o0(十进制)对应正反两个方向的电机最大转速1500RPM(由参数11.05设定)!MW20 MW24 MW26中能显示电机的状态字和实际的速度值 电流值!图4测试程序(下转第87页) 62THEWORLDOFINVERTERS能:如过流 过载 过压 欠压 缺长设备和模具使用寿命和机械精度;(5)根据其成型工艺的要求,节能改造后节省电费1091元,一年可以节省电费13092元!相等; 2)变频器与压铸机同步运行,(调试完成投用后无需任何调节,即使更换模具和改变加工参数,均无需对将其电液压力比例与流量比例控制系统转化为实时的负荷跟踪,实现(2)月用电量ZsoT18.skw压铸机一个月工作26天,平均每天工作20小时,平均运行电流为33A:节电!变频节能控制器进行调整,并且出现故障随时进行工频/变频互相切换; 月运行电功率月.732xUxI(加5投资回报分析(1)月用电量180T15kw压铸机载电流)xeos(px月运行时间八0003)改善电网功率因素,降低无(功损耗;避免油泵马达的强冲击电流起动,其起动电流在马达额定电流以内,极大地延长液压油泵马达与月运行电功率二1.732xuxl(加载电流)xeos(px520小时/1000=1.732X380X33X0.85X520/1000=9600 一个月工作26夭,平均每天工作20小时,平均运行电流为25A:月运行电功率=l.732xUxl(加载电流)xcos中x月运行时间/l0();X月运行电功率司.732XUXI(加载电流)xeos中x52o小时21000=1.732X380X25X0名5X520/1000=7273千瓦/时 油泵的使用寿命;4)改造后压铸机液压油发热明(显降低,一般比改造前平均油温降低平均节电率按15%估算,电费按l元计算,每月每台280T压铸机节能改造后节省电费1440元,一年可以节省电费17280元! 巧∗以上,液压油使用寿命可得到延长;压铸机冷却用水量可节省20%千瓦/时;以上,延长密封件的使用寿命;智能压力控制,可有效防止机械冲击,延(上接第62页)平均节电率按巧%估算,电费按1元计算,每月每台180T压铸机参考文献(略)附表ACSSOO参数设置经过实验的测试,PLC与变频器通讯正常,所编写的程序简单 容易系统运行稳定,操作简单,反馈的信息全面,可以实时掌握点击的各种状态信息!本系统不需要任何附加的设备即可对PLC和变频器的通讯功能进行测试,节省了成本和工作量!向为电力电子与电力传动!掌握,所需的工作量小!经验证本方 参考文献川孟彦京.造纸机变频传动原理与设计M1.西安:陕西人民出版社,2002.法方便并且有效!6结束语PLC和变频器控制系统采用了PROFIBUS一DP现场总线控制形式以后,不但整个系统接线变简单,而且2+韩旭,孟彦京.ACS80[0变频器在纸机作者简介崔文(1987一)男硕士研究生,现就读于陕西科技大学,主要研究方变频传动中的应用].变频器世界,J2009(6). THEWORLDOFINVERTERS87
