详解西门子PLC与变频器通信组态

刘宏晔

摘 要：各大院校机电类专业常用的训练设备一般为三菱或西门子工控设备，西门子新出的工控设备产品价格昂贵，因此配置量少，只有极少数竞赛学生选手会使用，该文以西门子PLC1500机型与G120变频器通讯组态方式为例对其进行详解，以供大家参考。

关键词：西门子；变频器；通信；组态

中图分类号：TN773 文献标志码：A

西门子PLC1500机型是近年来推广的先进工控设备，使用博途V14版本软件进行编程控制。西门子PLC工控设备在使用过程中对正确的组态方式的依赖程度很大，组态步骤如果出错，会直接导致PLC工控设备通信失败无法使用。在2018年全国大学生西门子CIMC智能制造挑战赛中，因硬件设备通信组态失败，直接导致得分减少而被淘汰的队伍不在少数，所占比重约为40 %左右，问题十分严重。西门子PLC工控设备的通信组态有不同种类，含PLC与PLC通信、PLC与触摸屏通信、PLC与变频器通信、PLC与伺服电机通信等，该文详细解说西门子PLC1500机型与G120变频器通信具体步骤。组态变频器方法有2种：一种是采用GSD文件组态，该方法组态的变频器只能用程序参数调试。另一种是采用SINAMICS Startdrive组态，该方法组态的变频器是可用控制面板调试变频器，无须程序参数调试，因篇幅所限该文主要介绍采用GSD文件组态。采用GSD文件组态设备方法如下。

1 硬件软组态

1.1 创建西门子PLC组态

该文使用的设备为PLC 1513-1PN机型与G120 C型变频器CU250S-2 PN Vector机型，打开博途软件，点击组态设备视窗，创建PLC 1513-1PN设备。

1.2 组态变频器

组态G120变频器，鼠标点击网络视图，进入硬件目录，选择其他现场设备，双击选择所用设备SINAMCS G120CU250S-2 PN Vector机型。

2 网络通信组态

2.1 创建報文

打开设备视图，鼠标双击G120变频器，选择硬件目录，点击子模块，一般选择标准报文1，PZD2/2，点击设备概览，可查看到报文I/O地址（网络PROFINET IO-System连接才能查看到）。

2.2 PLC与变频器网络链接

创建报文后打开网络视图，鼠标拖拽使PLC 1513-1PN机型与G120变频器进行PROFINET IO-System链接。

2.3 网络地址协议

（1）网络视图中鼠标双击PLC 1513-1PN机型，进入设备视图，点击网口属性，常规项目中，选择以太网地址，以太网地址项目中设置IP协议，IP地址填写192.168.0.1或其他地址，象192.168.0.70，不能与电脑地址或其他设备地址重复发生冲突，如果与其他设备地址重复发生冲突，就会显示红色，鼠标拖拽滑块向下将画面移动到底，设备名称选项框中会自动生成PROFINET默认设备名称，如需修改设备名称，前面的选项勾去掉，即可重新输入新的设备名称。

（2）网络视图中双击G120变频器机型，进入设备视图，点击网口属性，常规项目中，选择以太网地址，以太网地址项目中设置IP协议，IP地址可填写192.168.0.1或其他地址，象192.168.0.2，不能与电脑地址或其他设备地址重复发生冲突，如果与其他设备地址出现重复发生冲突，一样也会显示红色。鼠标拖拽滑块向下将画面移动到底，自动生成PROFINET默认设备名称，不修改时使用默认名称，如前面的选项勾去掉，可修改设备名称。返回到项目树中去，选中PLC_1 [CPU1513-1PN]进行编译，点击下载。

3 实际设备与软件分配名称组态

3.1 更新可访问设备

编译下载完成后，在项目树中点击在线访问，选择电脑网卡设备，笔者网卡为Intel（R）Centrino（R）Wireless-N 1000 Driver，只需点击更新可访问设备即可。

3.2 在线并诊断

更新可访问设备窗口，显示在线设备有PLC 1513-1PN与G120变频器2种，点击G120变频器在线并诊断选项。在线并诊断功能栏中有命名和分配IP地址选项，更改名称命名与以太网IP地址，设置完毕后，变频器硬件停电重新启动一次，博途软件才能辨识组态通讯的控制变频器G120设备，否则所组态硬件及程序控制无效。

注意要点：

（1）假设修改G120变频器名称为abc，需分配确认命名以及以太网IP地址，设置时名称比以太网IP地址重要，名称不一致，设备无法联机通信，如IP地址不一致，博途V14软件会进行电脑自动匹配以太网IP地址。

（2）设置以太网IP地址，分别设置PLC 1513-1PN机型与G120变频器属性中以太网IP地址，一般PLC设置为192.168.0.1地址，G120变频器设置为192.168.0.2地址。

（3）注意以太网地址0为区域段，如改PLC设置为192.168.2.1地址，G120变频器设置需改为192.168.2.2地址，必须保证2机都在同一区域段里。

（4）子网掩码2机都一样设置为255.255.255.0地址。

（5）电脑的IP地址也要与192.168.0.1这个地址在同一区域，设置为192.168.0.3地址，子网掩码为255.255.255.0地址，电脑、PLC、变频器都在同一区域里才能快速通讯，若不在同一地址区域，象电脑IP地址设为192.168.5.1时，通信时电脑会全区域地址扫描，电脑与PLC需经过30 min以上或更长时间才能联系上，并且每次修改程序后下载都会耗费很长时间。

4 组态流程图

西门子PLC与变频器通讯组态，建议按如图1所示的组态流程图进行，这样较为方便、简洁、快速。

5 编写程序简单调试

5.1 西门子PLC快速调试变频器程序

调试变频器进行基本运行，程序中使用MOVE移动指令，可分别传输网络通信16#47f、16#C7f、16#47E、16#4Fe给变频器，经变频器控制电动机的不同运动状态。为方便使用软件进行监控调试，创建DB数据块，在数据块中输入设置正转、反转、停止、应答故障控制，然后分别拖拽到不同运动项目的常开点。打开项目树，找到强制表，点击强制数据块启动，实现变频器正转、反转、停止电机运动功能，以及当出现故障时，实现故障应答解除功能。程序中16#47f、16#C7f、16#47E、16#4Fe是根据通讯报文1要求，运用十六进制编码编写，读者可查阅G120变频器手册，了解相关参数设置问题。如需修改报文地址，更改时只需修改第一個地址，其他地址会自动变更，无须手动变更。一般默认报文1长度为4个字节，程序中QW256控制字，为笔者在此处修改成从256地址开始连续4个字节结束，如图2所示。

5.2 西门子PLC编写变频器转速给定值及转速显示值程序

调试变频器转速给定值及转速显示值，程序图中数据块里转速给定值可直接进行数据填写输入，给定数据值选用Int实数值，输入转速数据，通过控制字QW258与IW258的输出输入，转换出速度显示值。速度设定值与速度实际值是以百分比数据作为传输，十六进制的最高位符号位为0，那么正满值为+32767，负满值为-32767，范围为-200 %～200 %，推论+100 %对应+16384，-100 %对应-16384。以驱动器设定的转速参考值P2000作为对比，默认转速参考值为1 500 rpm，当转速设定值当前值为+16384时，变频器将以1 500 rpm正转，最终转速不会超过变频器最大转速限值。通过公式计算16384/1500=10.922≈11倍率，因此输入转速给定数值500 rpm，需乘以11倍率，得出转速设定值QW258，通过IW258反过来可得出速度显示值，如图3所示。

6 结语

组态的方法还有很多种，选用何种方法快速组态，取决于自身掌握的熟练程度，程序的编写存在多样性，选择直接编程或选择间接编程，思考解题的思路就会不同。

参考文献

[1]廖常初.S7-1200PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2017.