西门子 PLC与 ABB变频器之间的现场总线通讯技术应用的可靠性探究

西门子 PLC与 ABB变频器之间的现场总线通讯技术应用的可靠性探究

陈强

江阴兴澄特种钢铁有限公司 江苏 江阴 214400

摘要：在现场总线通讯技术应用中会大量运用到PLC可编程逻辑控制器与变频器技术内容，二者联合实现了通讯协议优化，并实时解决了某些关键技术问题。所以本文中简单探讨了基于西门子PLC与ABB变频器之间的现场总线通讯技术应用体系建设，并研究了其技术应用体系的安全可靠性，并加以例证说明。

关键词：现场总线通讯技术；PLC；ABB变频器；安全可靠性；通讯协议

目前现场总线通讯技术体系中专门运用到了分布式I/O系统，它其中包括了Profibus-DP优化模块，该系统、优化模块拥有相对较高的数据传输效率，比较适用于系统及其外部设备相互通信，其中更运用到了远程I/O系统。简言之，它利用Profibus-DP优化模块专门对现场总线通讯过程进行分析。而在该过程中，则充分利用到了西门子PLC以及ABB变频器，基于变频器实现网络通讯过程，确保网络控制传动设备实践应用到位。

1现场总线通讯技术应用体系的应用思路研究与通讯协议设计

1.1应用系统基本配置

在现场总线通讯技术应用系统体系中采用到了西门子公司所生产研发的PLC可编程逻辑控制器，并将PLC系统作为主站主要模块，而同时也利用到了ABB变频器作为从站配置，力图追求全数字交流调速系统优化，建立Profibus-DP网络通讯控制体系，它其中包括了ABB变频器配套通讯适配器，同时也装入了PLC可编程罗技控制器，在将PLC插入到ABB变频器插槽中以后，专门将S1作为总线终端器选择开关，其中利用总线终端器可防止总线电缆一端实现全方位信号反射。而在网络模块中则会设置第一模块和第二模块，结合总线终端器设置两大模块开启状态，设置DP地址。在具体操作过程中可任意改变节点地址，在该操作过程之前必须重新初始化模块，确保模块改变生效。

1.2通讯协议设计

利用Profibus-DP模块设计开放式串行通讯标准，确保数据在各类自动化元件中实现元件互换。这里运用到了Profibus-DP通讯协议，基于协议对数据电报结构内容进行协议转换，同时建立网络数据协议层。在该过程中，其网络数据包含了PKW参数值以及PZD数据，利用参数值PKW对变频器运行状态进行调整，形成正反转命令源，同时为给定值设置命令源。另一方面，基于PZD变频器运行过程输入、输出相关数据值，明确频率给定值、电流反馈值、频率给定值等等，共建立5种Profibus-DP类型，优化ID参数识别、数组索引IND、CW控制字、SW状态字、DW数据字等等指标内容。

再一方面要建立总线物理传输媒介系统，设计符合RS-485标准的总线电缆应用模式，设计总线电缆最大长度在1300m，最小长度为100m，物理总线传输媒介系统中的总线电缆长度具体取决于所选择电缆的传输速率，最多可设计30个节点共同连接到Profibus-DP网段上，且不采用任何中继器，保证中继器连接网络节点，并同时建立主机站与中继器。

在通讯协议设计方面建立了主站/从站组合方式，将其中的PLC作为主站，变频器作为从站，确保主站从PLC面向变频器传送控制指令，同时通过ABB变频器反馈运行状态数据，形成通讯适配器之间的模块相互连接。再一方面就是接入Profibus-DP建立从站，专门接受来自于主站PLC中的通讯信号，实现系统远程控制。

1.3 PLC项目系统组态通讯编程设计

基于PLC项目系统建立STEP7项目组态与通讯模式，确保项目组态模块能够与Hardware Con-figure相互衔接，建立GSD设备数据库文件导入系统，优化STEP7编程环境。另外利用ABB变频器建立GSD文件体系，并在PLC项目中导入STEP相关内容。最后从ABB网站中下载ABB.GSD文件。下载文件后选定设计PLC主站系统，且明确其默认地址，配合ABB组态内容对主站DP网络进行调整，然后选定网络PPO技术类型，设定站点网络地址，最后编译存盘数据内容并进行下载。

从PLC主站中分别读取输入输入信息和输出信息，并在PLC主程序中成功调用至少两个系统传输到ABB变频器从站中，再参考PLC主程序调用系统功能模块，读取数据，实现对变频器的有效通信控制。在程序设计完成后，再通过数字控制实现对传动设备的连锁控制^[1]。

1.4变频器运行设置

最后进行变频器运行设置，确保通讯电缆联接有效到位。在该过程中要启动变频器，直接完成对变频器通讯参数的有效设置，保证ABB变频器与PLC可编辑逻辑控制系统相互衔接，形成现场总线通讯技术应用体系，利用通讯协议解决某些关键技术问题^[2]。

2现场总线通讯技术应用体系案例分析

2.1某钢铁生产线现场总线通讯技术应用体系概况

某钢铁生产线中采用了现场总线通讯技术，构建技术应用体系，它其中包括了电机控制、冷锯系统以及ABB变频器、PLC系统等等，它们均能替代原有电机工作体系，实现低频运行（仅在冷锯锯切过程中转化为高频），满足生产需要并节省大量能源。考虑到原系统中Profibus—DP可实现现场总线通信过程，且它所建立的是开放式现场总线体系，所以利用不同接口协议可实现对协议信息内容的有效交换。举例来说，可采用ABB变频器配合PLC建立专属Profibus通信协议运行操作方式

^[3]。

2.2某钢铁生产线现场总线通讯技术应用体系的系统配置

可采用中压水控制系统结合PLC对PLC编程过程与Profibus-DP网络组态内容进行分析，实现通信配置优化，这其中也将新加入变频器ABB作为从站，而PLC依然作为主站。这里主站与从站相互联合，首先从主站向变频器ABB从站传送各种通信运行指令，同时也接受来自于变频器所反馈的故障报警状态信号，始终保证变频器与通信适配器模块相互有效衔接。再者要接入Profibus—DP模块作为辅助模块，并设置命令确保其能够接受主站控制。在该过程中，还要结合通信适配模块建立Profibus—DP双向RAM字节，保证变频器端双向RAM通过参数排序建立编码地址，并同时写入实际诊断信息参量，进一步实现通讯数据内容优化。

2.3某钢铁生产线现场总线通讯技术应用体系的系统组态编程设计

某钢铁生产线现场总线通讯技术应用体系为优化系统组态编程设计专门进行了程序编制，直接调用PLC系统模块读写重要数据，实现主站到变频器之间的通信有效控制，另外调用功能模块对应背景数据块，确保在线监控传输与信息内容接收到位。在这里，需要明确功能模块输入的各个管脚功能作用，例如^[4]： DRV_RUN：Drive is in RUN

DRV_QF：Drive fault

DRW_QW：Drive warning

总结：

综上所述，利用变频器ABB控制系统配合PLC可编程逻辑控制器，利用Profibus-DP现场总线设计控制模块体系，确保现场总线通讯技术体系运行稳定、安全、可靠，这对提高工业生产线智能化系统控制精度颇为利好。

参考文献：

[1]李全林. 西门子PLC与ABB变频器之间的现场总线通讯技术应用[J]. 机械管理开发, 2011(4):203-204.

[2]张如俊, 殷斌. 基于DP总线的西门子PLC与ABB变频器在锻压设备中的应用[J]. 锻压装备与制造技术, 2014, 49(5):56-58.

[3]逯志宏. 西门子PLC与ABB变频器之间的现场总线通讯技术[J]. 可编程控制器与工厂自动化:plc Fa, 2005.

[4]郑国军, 金儒衡. 西门子PLC与ABB变频器在软起动器改造系统中的应用[J]. 电气技术, 2016(8):119-121,129共4页.