PLC与变频器之间的Profibus—DP通讯

摘 要：简述Profibus-DP现场总线的特点，研究PLC与变频器之间的DP网络结构，分析ABB变频器在西门子STEP7软件中的硬件组态配置和ABB变频器的通讯控制参数设定，为今后Profibus-DP现场总线的应用提供参考。

关键词：Profibus-DP ；西门子PLC；ABB变频器；通讯设备

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0132-02

现场总线是应用在生产现场或在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。它在制造业、流体工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。Profibus是Process Fieldbus的缩写，是一种国际性开放式的现场总线标准，目前世界上许多自动化技术生产厂家都为其生产的设备提供Profibus接口。Profibus-DP用于设备级的高速数据传输，中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备进行通信，以进行配置、诊断和报警处理。下文以太原重工股份有限公司供浙江和鼎铜业公司75T桥式起重机电气控制系统为例，阐述如何实现PLC和变频器之间的Profibus-DP通讯。

1 基本介绍和系统配置

该起重机主要机构有主起升、副起升、大车运行、主小车运行和副小车运行，用于实现全数字交流系统调速的核心部分是西门子公司S7-300PLC和ABB公司的ACS800变频器。

S7-300PLC是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用，各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6～0.1 μs）的指令运算速度，用浮点数运算有效地实现了更为复杂的算术运算，一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值，方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，大大减少人机对话的编程要求。

ACS800系列变频器最大的优点是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导、自定义编程、DTC控制、通用备件、通用的接口技术和用于选型、调试和维护的通用软件工具。先进的技术-DTCACS800的核心技术就是直接转矩控制（DTC），它是目前最先进的交流异步电机的控制方式。DTC稳定、杰出的性能，使ACS800适用于各种工业领域。该起重机整个电气系统控制的核心是西门子315-2DP系列CPU，并配有2个153远程站，每个机构控制电机运转的传动单元是变频器。图1为该系统的Profibus-DP网的网络配置图。

PLC与变频器之间通过通讯电缆和变频器通讯模块RPBA来实现数据交换和控制。RPBA通讯模块是ABB变频器的一个可选设备，它可以将变频器连接到一个Profibus-DP网络上，PLC通过该模块可以向变频器发出启动、停止和允许运行等控制命令，发出速度或转矩给定信号，向变频器的PID调节器发送一个过程实际值或一个过程给定信号，从变频器读取状态信号和实际值，改变变频器参数，对变频器进行故障复位等。（变频器的通讯模块RPBA如图2所示）

2 通讯协议

通讯协议是变频器现场总线控制的核心内容。根据EN50170标准，RPBA模块支持Profibus-DP协议，它是一个分布式的I/O系统，能使主机使用大量的外围设备和现场模块，数据传输呈周期性，主机读取来

自从机的输入信息，并给从机发出反馈信号。Profibus-DP协议使用所谓的PPO，即参数过程数据对象。该项目上使用PPO4，使用6个过程数据字来实现PLC与变频器之间的数据交换。

3 系统组态

打开编程软件，新建一个项目，进入HW Config硬件组态界面，根据PLC实物中的各种模块从组态界面右侧找到相应的模块，并一一对应放入预先选好的机架中；然后在Options选项中点击Install GSD File将RPBA的GSD文件导入STEP7软件，在组态界面右侧PROFIBUD-DP一栏下面找到ABB DrivesRPBA-01，并将其拖到硬件组态中的DP网络上（如图3所示），并选定使用的PPO类型PPO4（如图4所示）。

图1 该系统的Profibus-DP 图2 变频器的通讯模块RPBA

网的网络配置图

图3 DP网络

图4 PPO类型PPO4

双击组态好的变频器图标，在弹出窗口的常规选项里设定站点网络地址，该地址要与变频器实际拨好的硬件地址一致。在参数设置选项里将操作模式一项设为vendor specific，组态完成后保存编译并下载到CPU中。RPBA模块插在变频器的插槽SLOT1里，其中S1是总线选择开关，如果该通讯模块是网络中的终端模块，总线终端开关必须设置为ON，而S2，S3用于设置变频器的通讯地址，S2是十位，S3是个位，两者组合设定出相应的地址，该地址要与PLC组态中的地址一致。

4 实现通讯的参数

变频器与PLC应用Profibus-DP现场总线连成网络后，除在PLC中进行编程外，在每个变频器上也要进行适当的参数设置。

4.1 通讯初始化

98.02 COMM.MODULE LINK启动传动单元和现场总线适

配器之间的通讯，由于PLC和变频器之间采用的是Profibus-DP通讯，所以将该参数设置为FIELDBUS；98.07 COMM PROFILE定义现场总线与传动单元之间的通讯协议，将该参数设置为ABB DRIVES，选择ABB传动协议。

4.2 传动控制参数

10.01 EXT1 START/STOP/DIR 定义启动、停机和转向命令的信号源，将该参数设置为COMM.CW，使用现场总线控制字控制启动、停机和转向，PLC可以通过向变频器发送不同的控制字来控制变频器的运行状态；11.03 EXT REF1 SELECT选择外部给定的信号源，将该参数设置为COMM.REF，使用现场总线给定值用于外部给定，PLC可以通过向变频器发送不同的速度给定值来控制变频器的速度给定，从而进一步控制传动机构的速度。endprint

将以上参数设置完后，PLC与变频器之间的DP通讯基本建立完成，PLC可以通过向变频器发送控制字来实现对变频器控制，同时可以通过状态字来接收变频器运行时的各种参数，进而实现起重机的电气控制。

5 结束语

该75T桥式起重机电气系统采用了Profibus-DP现场总线控制模式后，PLC与变频器之间只需要一根profibus两芯双绞屏蔽线，就可以实现两者之间的信号传输和数据交换。这减少了电缆的大量敷设，节省了人力、物力，而且桥机在使用过程中运行稳定可靠、故障率低，大大减少维护成本，为今后更广泛的应用提供参考。

参考文献

[1]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，1998.

[2]柴瑞娟.西门子PLC高级培训教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[3]廖常初.西门子工业通讯网络[M].北京：机械工业出版社，2009.

[4]刘锴.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

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作者简介：张杰（1984—），男，2008年毕业于山东大学自动化专业，助理工程师。

〔编辑：李珏〕

Profibus-DP Communication between the PLC and Inverter

Zhang Jie

Abstract： Brief DP Profibus-DP network structure characteristics fieldbus， PLC and inverter between research， analyzes ABB ABB inverter drive configuration and the hardware configuration of the communication control parameters set in the Siemens STEP7 software for provide a reference for future applications Profibus-DP fieldbus.

Key words： Profibus-DP； Siemens PLC； ABB inverter； communications equipmentendprint