基于PROFIBUS总线PLC与变频器通讯的实现研究

王怀军

摘要：随着科技的发展，社会的不断变革，信息系统的网络设置等对控制技术提出了高要求，这也是对该领域信息技术研究的拓展，为其提供了广阔的发展空间。PROFIBUS总线技术是当下最为热门的话题，由于其在控制领域具有重要的位置，因此对其的研究也在不断地加大，本文主要将以西门子型号S7-300PLC作为主控制器，从PROFIBUS总线技术角度出发，实现与变频器通讯的有效连接，对变频器的通信协议和PLC控制变频器的启动、停止、数据传送方法等做深入的分析和探讨，将系统的通信网络设置以及参数配置研究出如何实现及给出。

关键词：PROFIBUS PLC 变频器 通讯 研究

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）06-0006-01

当前，在现场总线应用中，应用最为广泛的当属PROFIBUS，之所以得到如此广阔的发展空间主要是因为其能够满足生产过程中所需要现场数据可以随时存取，这一要求在技术实现中是非常关键的点，它不仅能够对传感器以及执行器领域所需的通讯达到覆盖要求，还可以构建单元机领域中所有网络通讯的功能，具有多样性。PROFIBUS现场总线不是开放式的现场总线，更不会对生产厂家产生依赖性，由于其具有多种自动化设备，可以实现接口通信的标准化和统一化，所以，其在社会上被广泛应用。

1 PROFIBUS现场总线的定义

PROFIBUS现场总线的英文缩写是Process Fieldbus，其主要是国际认可的一种现场总线的标准，它能够给多种数据设备进行串行现场总线技术和功能下定义，使这些所得数据能够从传感器或是执行器广泛分布到车间层，将数据具有全面化特点。PROFIBUS现场主线主要是用ISO网络参考模型和OSI网络参考模型作为基础，并提出了PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA以及PROFIBUS-FMS这三种具有兼容性质的通信协议类型，其三者之间不仅具有共同性和特点，而且各自又有不同的个性，各有侧重的进行应用，因此能在一条总线上做混合型使用。

2 PROFIBUS总线PLC实现与变频器通讯

2.1 主要系统内部构造

本文将以DANFOSS FC300型号的变频器举例，主要分析其与S7-300型号的PROFIBUS现场总线PLC之间实现通讯。以S7-300型号的一整套PLC主站和型号为FC300的一台变频器以及TP270触摸屏一个，为系统的主要配置，应用PROFIBUS-DP网络来将S7-300的PLC和DanfossFC300变频器之间实现通讯，并且通过PROFIBUS-DP让变频器控制电机，无论是开关还是调节速度，将变频器在实际情况中的运行状态通过传输到PROFIBUS网络，然后数据讲显示在触摸屏上，以此来实现控制电机运行的目的。

中央处理器作为一级DP站，通过中央处理器将其内部设置的PROFIBUS-DP接口和PROFIBUS总线连接在一起，用来读取全部分布在总线上的数字量以及模拟量，并且有效的控制其传输。而触摸屏作为二级的DP主站，主要具有进行操作系统和监视等功能。从站主要由变频器和PROFIBUS通讯模块所组成，主要用来完成主站PLC远程控制电机变频。

2.2 应用变频器的具体参数设置

本文所针对的频器型号为FC300来做进一步研究，其是由丹麦丹弗斯公司所生产的，是一款变频调速设备，是当前的新型产品，汲取了以前5000系列的变频器良好的总线通讯技术之精华，增加了一些灵活性，可作为全球共用总线PROFIBUS的从站，直接挂载于PROFIBUS网络中，能够满足过程控制中所要达到的要求。

（1）在S7系统中设置FC300参数；PROFIBUS总线PLC与变频器的通讯区应用有着密不可分的关联性，首先要对通信报文进行挑选，选择PP02，S7系统会自动将地址进行预设，把FC300分到I/O地址。当需要对FC300参数进行读写时，那么区域选定为PCV区，但是，有种情况除外，那就是如若不仅需要设定值以及控制字，还需要传输很多别的数据，此时则要选择PCD区。在选项中有1，PCD以及PCV区域数据呈现连续性，且同有调用SFC14和SFC15（WHOLE CONS.2）及PCV数据独有连续性，无需调用SFC14和SFC15（WORD CONS.），但是本文中主要采用的是选项中的“2，WORD CONS”。

在选项中“2，WORD CONS”中，对通信报文的选择一般是PP02，S7系统将自动把地址进行预设，把FC300分到I/O地址。进行双击FC300，直接会进入其属性对话框，此时，在“Parameter Assignment”-->“Device-specific parameters”对变频器进行最初设置，选择变频器可通过网络配置参数选项即可，英文标志为“Enable Autoconfig”。

系统定义，控制字CTW选项将把在P915/0 PUN控制CTW、在P915/1 PUN电机实际的速度其百分比以及在P916/0 PUN状态字STW根据PLC用来设定参数，能够控制变频器的良好运行，PLC能够通过变频器读取到实际状况下所得参数，即状态字STW选项。通过读取CTW状态字的概念可以得出，要想良好控制电机正常正转运行，其参数需要设置为“W#16#047C”，而反转的参数设置为“W#16#847C”，想要让其停止运行的话，则需要设置为“W#16#0400”。

在考虑电机加速时间、减速时间以及最大参考值和最小参考值时，都可在选项中进行设置，并且可依据其实际的运行状况和控制其需要的条件来进行参数配置。在P916/1中PUN电机的主要数值是通过变频器所读取出的“Main Actual Value”，在P916/2中PUN电机的电流数值等是通过变频器所读取出的“Motor Current”。

（2）设置变频器的参数；在进行组态后，需要用PLC通过运用PROFIBUS总线来实现对变频器的控制，而且变频器同样也需要设置一定的参数才能加以完成，已达到所设定的控制目标，因此，对进行过初始化后的变频器设置参数时需要注意以下几点：一是设置P801命令源，主要是设置数字亦或控制字，也可以仅是控制字即可；二是设置P810控制字格式，主要设置为FC或是Profidrive；三是设置P918站号，主要设置为数字4，这是由于需要和硬件组态时必须保持一致性。

2.3 网络通信编程

第一，要进行建立数据块。需要读写的数据主要是在DB数据块中，而且其与硬件组态设置的I/O地址的大范围或者是小范围划分出均等的区域，这样有利于管理以及对应关系的建立。所以，在建立DB1数据块时，要把数据块中所含有的数据地址和FC300中的两个数据区（PCD、PCV）对应上，实现对变频器的控制，例如，控制其开关、调节速度、分闸、合闸、故障复位和电机电流等参数都需要得到相应的数据。第二，进行设置通信程序。主要是通过在S7系统中进行设置FC300参数时，所应用的“2，WORD CONS”，其通信报文的选择是PP02，S7系统会自动将地址进行预设，把FC300分到I/O地址中，并且是无需调用SFC14和SFC15的，直接能够实现PLC和变频器之间的读写功能，仅需将系统自主分为PQW272，来与控制字CTW，参数“W#16#47C”实现控制电机正常正转运行。I/O地址中的PQW272，与电机实际速度的百分比相对应，能够通过对DB1.DBW0中的数据进行修改，来达到调整电机实际状况中运行速度的目的。I/O地址中的PQW276可以依据硬件配置中所将FC300的设备设置的参数中在P915/2设定的电机加速时间“Ramp up Time”。

依据硬件配置FC300中所设定的设备设置参数，I/O地址中的PQW272，其与在P916/0的状态字STW相对应，PLC通过读取变频器中实际运行状况的参数，将数据存放于DB1.DBW10里。并且可以得出，I/O地址中的PIW274与PIW276地址是分别相对应的。

3 结语

综上所述，随着科技的不断进步，现代化发展水平的提高，变频器在社会科学领域及其他领域应用广泛，因此，人们对其通信问题的关注度和重视度也逐渐提高，尤其是针对PROFIBUS总线PLC与变频器的通讯的实现，做出了很多的研究，为增强该控制系统的稳定性、可靠性以及易维护性做出了很多的努力，为降低系统工作风险提高系统的响应速度及控制精度，对变频器的通信协议深入的进行专研，领会其中含义，在编制控制程度时更加注重合理化，有效实现PLC与变频器通讯问题。

参考文献

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