1、铝加工 2007年第6期总第178期 技术工程 西门子PLC与ABB变频器之问通讯的实现 吴燕翔，成萍 (上海水产大学电气工程系，上海军工路334号200090) 摘要：从软硬件两方面，介绍了PROFIBUSDP现场总线在西门子PLC300与ABBACS 80001变频器通讯中的 应用。该通讯方法成功地应用于武汉程潮铁矿矿井提升机变频调速系统中，运行效果良好。 关键词：PLC；变频器；通讯；PROFIBUSDP 中图分类号：TP3111 文献标识码：B 文章编号：10054898(2007)060022一o3 矿井提升机在矿山担负着地下和地面之间运送 人员、物料以及货物等任务，是一个咽喉设备，
2、其 设备能否安全可靠运行直接影响到煤矿的安全生产 和经济效益。工业现场总线系统结构简单，不仅减 少了硬件数量与投资，节省了安装费用，而且系统 的维护费用也大大降低，使其在制造业自动化和过 程自动化等分布式分层控制领域得到了长足的发 展。PROFIBuSDP现场总线是一种专为分布式控 制系统而设计的全数字化的、串行、双向传输、多 分支结构的工业通信网络。它可以将多个符合 PROFIBUS协议标准但属不同供货商的仪表和设备 由单根电缆上连接，组成符合工业环境的分布式控 制网。该网具有信息量传递大、抗干扰性能力强、 通用性强、安装和运行及维护成本低的优点。RO FIBUSDP现场总线应用在矿山提升机
3、控制系统 中，使系统更可靠、简便、安全。本文通过论述西 门子公司的s7 300 PLC采用ROFIBUS-DP总线控 制、监视提升机电气拖动装置ABB公司的变频器 的运行，实现对矿井提升系统的自动控制，大大提 高了矿井提升系统的安全性、可靠性、先进性，具 有很好的推广价值。 1 硬件介绍 11 过程控制PLC和ABB变频器之间数据传输方 式的选择 PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于 设备生产商的现场总线标准，如果要实现西门子 PLC与ABB变频器之间的通讯，那么所选的通讯 网络一定要为这两种产品都能接受，而且能很好地 实现通讯，PROFIBUS网络能完全满足这种需求， 西门子和AB
4、B均支持PROFIBUS现场总线技术。 PROFIBUSDP是一种高速低成本通信，用于设备 级控制系统与分散式IO的通信，可取代24VDC 或420mA信号传输，选用该网络能够快捷而可 靠地实现信息数据的传输交换。 1、2 PLC的选择 PLC选择西门子s7300，其具体的配置为主 机架选用标准SIMATIC 300的RACK300机架，在 该机架的1号槽为PS 307 5A的电源，2号槽为带 PROFIBUS网络接口的CPU 3152DP，可方便地 与PROFIBUSDP网络连接，其它各槽为数字量 的输入输出板和模拟量的输入输出板。系统的编程 由STEP软件实现，PLC通过MPI网络口与PC
5、机 连接。实现PC机在线编程、监控和调试PLC中的 数据、程序及运行状况等。 13变频器及通讯适配器的选择 根据变频范围为060Hz，电机额定电压380V 的要求，选用ABB ACS一80001变频器。主要技 术参数：电压：400V；功率：110KW；电流： 164A。变频器的通讯接口通过RPBA一01适配器 与PROFIBUSDP网络连接。其中RPBA一01适 配器模块是ABB系统连接到PROFIBUSDP网络 的一个必须的可选模块(即适配器)。 收稿日期：20070910 作者简介：吴燕翔(1962一)女，河南人，副教授，主要从事电气工程自动化方面的教学与研究。 22 维普资讯 http:
6、/ 吴燕翔。等：西门子PLC与ABB变频器之间通讯的实现 技术工程 2 PROFIBUSDP通讯的实现 21 PLC软件设计 211 IO地址分配表 PLC的编程由sTEP 7软件实现。在用编程软 件STEP 7把PLC组态到PROFIBUSDP网络上 时，首先选择变频器适配器的模块型号为PPO TYPE 4，该型号设置有l2个字用于通讯传输数 据，然后要设置用于通讯的PLC的IO地址。本 系统中通讯IO地址设置为I88一I99Q88一Q99。 表1是变频器与PLC通讯所占用的PLC的IO 地址，通讯中只用了8字节的数据传输，188191 为输人4个字节，Q88一Q91为输出4个字节，其 余4
7、字节作为备用地址。 表1用于通讯的PLC的IO地址分配表 ACSS00O)PLC(读) 注释1 PLC(写)ACSS00(读)注释1 SW1130 1890 1 闸允许 Q89o cw113o 1-#闸 SW1一B1 I891 1=使能允许 Q891 CW1一B1 1 SW1132 1892 1=使能(运徇 Q892 CW1132 1 SW1一B3 I893 1：故障激活 Q8 cw一B3 SW1一B4 I894 0=OFF2激活 Q894 CW1一B4 1 SW1135 I895 O=OFF3激活 Q895 CW1135 1 SW1一B6 I896 1=限制运行 Q896 CW1116 1
8、SW1一B7 I897 1 艮警激活 Q8 cw 蒹箨 SW1一B8 I880 1：设置超限保护 Q880 CW1一B8 0 SW1一B9 I881 1=PID控制 Q881 CW1一B9 0 SW1一B10 I882 1=超限 Q882 cw1 0 SW2 IWgO 实际速度 QW9O CW2藜霆 (注：未用到的位表中未列出) 变频器的状态字(sw)是一个包含了状态信息 的字，经过PROFIBUSDP网络写人I88一I91，经 PLC运算、处理后，写人PLC的输出口Q88一 Q91，经过PROFIBUSDP网络传送给变频器ACS 80001的控制字(cw)，控制字由现场总线控制 器发送给传动
9、单元。传动单元根据控制字的位编码 指示作出相应动作。从而控制系统的运行。变频器 的控制字(cw)是现场总线系统控制传动单元的基 本手段。当前控制地(EXT1或EXT2，参见参数 l00l和l002)设置为COMMCW时，或参数 l0o7设置为1时(仅使用Generic Drive框架通讯 协议)，控制字才有效。 212程序设计 由于篇幅所限，图1只给出了PLC和变频器通 讯的部分程序，实现由PLC写人变频器控制信息 的功能，其中Q88和Q89两个字节对应的是变频 器的控制字CW，QW9O对应的是速度的给定值， I88和I89两个字节对应的是变频器的状态字SW， IW90对应的是速度的实际值。
10、网络系统1 网络系统2： Q89o 一 网络系统3： Q93 _ 一 阳络系统4 图1 PLC中用于通讯的程序 图1中“ALWAYS ON”为一个常闭按钮，即 PLC一上电，该长闭按钮就输出为1，从而相应的 Q891、Q892、Q894、Q89 5、Q89 6，Q89 7 输出为1。当合闸允许标志位I890为1时，输出 Q890为1，控制合闸；当I891使能允许标志位 为1时，输出Q893为1，脉冲使能。 2 2变频器的PRO兀BUSDP通讯启动及参数设定 ACS 800和现场总线适配器模块RPBA一01之 间的通讯可以通过设置参数9802=FIELDBUS， 9807=ABB DRIVES来
11、激活。在实现通讯之后， 23- 维普资讯 http:/ 铝加-r) 2007年第6期总第178期 技术工程 必须检查传动单元的控制参数，必要时作出相应调 整。如表2。 表2变频器内部所需调整的参数 3 讨论 参数组选项名称 设置 备注 l00lExTl rI订 C0MMCW 定义外部信号源为现场总 S PlDIR 线控制字 1n03 DIR嘲ON REQUEST 允许用户定义电机转向 选择外部给定REF1的信 l103 EXT REFl C0MMREF 号源为现场总线给定值 s】UCT REFl l60l RUN COMMCW(3) 现场总线控制字(位3)需 ENABLE 要的外部允许运行信号
12、 1604 FAU【JT 通过现场总线控制字(位 RESET SEL COMMCW(7) 7)，或控制盘上的RESET 键实现故障复位功能 现场总线通讯中断时，保 3018 COMM FAUIJT 护功能有效，ACS 800故 FI FUNC 障跳闸 (激活外部串行通讯并选 择外部串行通讯接口) 98O2 C0MM FIELDBUS ACS 800通过插槽1上的 M0DUI正UNK 现场总线适配器模块进行 通讯 9807 COMM ABB Drives 定义与现场总线进行通讯 PR0兀LE 协议 的协议 矿井提升机变频调速系统中，通过PROFIBUS DP实现了西门子PLC与ABB变频器之间的
13、通 讯，快捷而可靠地实现信息数据的传输交换，大幅 降低安装、运行和维护成本，提高了系统的抗干扰 能力。但实现两者之间的PROBUSDP通讯必 须遵守以下条件，DP地址一致；通讯速率一致； 虚拟的输入输出地址要一一相对应，一方输出几个 字(字节)，另一方必须在对应的位置输入几个字 (字节)；两边需要带终端的DP九针连接器，且都 要选择终端位置；在SIEMENS CPU3152DP端需 要增加一个OB功能块，以防止ACS 80001端全 部下载或重启动时造成的死机。 参考文献： 1廖常初s7300400 PLC应用技术M机械工业 出版社，20053 2廖常初CPU模块的技术规范：s7300400P
14、LC应用 技术M北京：机械工业出版社，20048 3ACS800固件手册北京ABB电气传动系统有限公司 200410 4杨继明西门子PLC与ABB直流模块之问通讯及控制 的实现J铝加工，2006，(3) Realization of Communication Between Siemens PLC and ABB Converter WU YanxiangCHENG Ping (College of Engineering Science and Technology，Shanghai Fisheries University，Shanghai 2OOO9O，China) Abstract：The application of PROFIBUS-DP to the communication between Siemens PLC and ABB ACS 800-01 con- verter was introduced from the aspects of hardware and software in the articleThe method for communication is well used in this system Key Words：PLC；converter；communication；PROFIBUSDP 24 维普资讯 http:/
