浅谈西门子S7-PLC通过PROFIBUSDP总线控制ABB变频器

浅谈西门子S7-PLC通过PROFIBUSDP总线控制ABB变频器

王德全耿文昊

（天津钢管集团股份有限公司天津市300301）

摘要：分析现场S7-PLC实现PROFIBUSDP总线控制ABB变频器控制通讯的原理和方法，并通过ABB的ACS800变频器在使用DP总线控制硬件、参数进行组态，在变频器上要单独安装PROFIBUSDP的设计，组态及通讯的设置。

关键词：现场总线；通讯；变频器；S7-400

随着工业的发展，PLC的应用越来越普及，其中德国西门子公司的s7系列以其使用简单、维护方便、安全可靠、性价比高等优点。而ABB公司在传动领域中处于世界领先地位，特别是ACS800系列变频器用于过程控制和现场通信的总线系统---PROFIBUS，PROFIBUS中的DP总线控制方式主要用于与现场设备的快速、循环数据交换，两家公司的产品通PROFIBUSDP总线进行通讯和控制发挥了PROFIBUSDP总线的通讯优势，是一个性能高、成本低、控制维修方便的组合。

一、PROFIBUS通讯原理

PROFIBUS是一种开放式串行通讯标准，该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换。在PROFIBUS通讯中，由主机站——通常是一个可编程的逻辑控制器(PLC)——选择响应主机指令的站点。主机也可以用广播的形式给多个从站点发送命令；在这种情况下，从站不需要给主机发送反馈信号。在PROFIBUS网络上，从站之间不能进行通讯。本文重点介绍PROFIBUSDP通讯类型，它是一个分布式I/O系统，它能使主机使用大量的外围模块和现场设备。数据传输主要呈周期性：即主机读取来自从机的输入信息，并给从机发出命令指令，是一种参数/过程数据对象以预定的周期进行传送的通讯方式。在周期性通讯中，PROFIBUSDP协议使用所谓的PPO（Parameter/ProcessDataObjects,即：参数/过程数据对象。

二、ACS800变频器在使用DP总线控制应用

ABB的ACS800变频器在使用DP总线控制的时候，硬件、参数都需要进行组态，在变频器上要单独安装PROFIBUSDP适配器模块RPBA-01，该适配器模块是用于ABB变频器的可选现场总线适配器模块之一，安装在变频器的电机控制板上的一个可选插槽上（ACS800为SLOT1槽）。通过该模块，可以将变频器连接到一个PROFIBUS网络上，在PROFIBUS网络上，每台变频器装置当成从站设备。

通过RPBA-01PROFIBUSDP适配器模块可以实现：

•向变频器发出控制命令(启动、停止、运行等)。

•给变频器发送速度或转矩给定值。

•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值。

•从变频器中读取状态信号和实际值。

•改变变频器参数设定数值。

•对变频器进行故障复位等。

三对从站-----ACS800变频器的参数进行配置实例

该例子是用一台S7-400PLC通过PROFIBUSDP总线来控制一台ACS800变频器的运行和停止，变频器从站地址为5。

1.变频器上电。

2.激活变频器与适配器模块进行通讯的参数，即设置变频器参数98.02（COMM.MODULELINK）为FIELDBUS，同时参数98.07（COMMPROFILE）设置为ABBDRIVES或者GENERIC(取决于PLC硬件配置，本例设置为ABBDRIVES)。

3.如果配置正确，参数51组将会在变频器参数列表显现，同时它也会带有显示总线配置状态的参数。

4.如果通过软件设置从站地址，由变频器参数51.02NODEADDRESS来设置需要的站点号。

5.速度/频率给定数据的标定。给定值是一个16位字，包含1个符号位和15个整数位。负的给定值（表示反向旋转）以二进制的补码形式表示。变频器操作方式在VendorSpecific•模式下，从主机接收的给定信号的整数比例换算取决于传动单元。关于给定值的有效控制源和比例换算因子，请参考相关的编程手册。变频器操作方式在PROFIdrive模式下，速度给定(REF)符合0~"电机额定速度"与十六进制数0h~4000h比例对应。

6.如果使用REF1，给定值±20000(十进制)对应着参数11.05(EXTREF1MAXIMUM)设定的速度或者频率的正反两个方向。如果使用REF2，依据传动的型号和/或选择的不同应用宏，限幅值11.08(EXTREF2MAXIMUM)对应着±20000或者±10000。通过总线能传输的16-bit十进制最大值与最小值分别对应的为-32768和32767。

四对主站PLCS7-400的配置

1、主站进行配置时需要安装一个“GSD”文件，它是一个ASCII格式的设备描述文件。在硬件组态时要用到它，ACS800变频器的GSD文件名是“ABB_0812.GSD”。

2、安装RPBA-01GSD文件(也就是ABB_0812.GSD)。

运行SIMATICManager打开一个S7程序，再打开硬件组态窗口，如图三，从下拉菜单“Options”选中“InstallNewGSDFile”，然后按照提示选中GSD文件所在路径，确定后在打开的窗口中选中ABB_0812.GSD，单击“Install”进行安装。

3、在s7程序的硬件组态中的DP总线上加从站地址为5的ACS800变频器。

在打开的硬件组态图面中用鼠标选中PROFIBUS(1):DPmastersystem,右击鼠标从弹出的菜单中单击“InsertObject”，在弹出的窗口中选中“AdditionalFieldDevices”，又弹出窗口，单击“Drives”,弹出窗口中单击“ABBDrivesRPBA-01”,在弹出的窗口的参数的地址框中，按向下箭头找到并选中“5”确定。

4、设置PPO类型，波特率和站点地址。选中总线上为5号站的ACS800从站，在右侧目录窗口内找到“PROFIBUS-DP”→“AdditionalFieldDevices”→“Drives”→“ABBDrivesRPBA-01”，在该目录下找到“PPOType2”并双击该条目,I/O地址系统可以自动地由系统来分配。

5、对主从站的参数、组态等进行配置完后，就需要编写PLC程序对变频器进行控制了，两者之间主要是通过控制字和状态字进行信息传递和控制的。控制字是现场总线系统控制传动的主要手段，它由主机PLC发送到变频器，适配器模块只是一个中间网关。变频器根据控制字的位码信息进行状态开关转换，并且通过状态字将状态信息反馈给主机PLC。

结束语

以上阐述了分析了S7-PLC通过PROFIBUSDP总线控制ABB变频器的工作原理和工作特点，对其现场的应用进行了分析研究。从站ABB变频器与主站S7-400进行有效、可靠的信号传输，PROFIBUS-DP网路传输速度高、抗干扰能力强，是一种性能优良的现场总线控制网络。

参考文献：

1姜建芳西门子S7-300/400PLC工程应用技术机械工业出版社2012年10月第一版标准书号ISBN978-7-111-39420-4.

2方大千变频器、软启动器及PLC实用技术手册化学工业出版社2016-01-01标准书号ISBN978122256188.