1、三菱变频器与西门子 PLC 通讯的实现变频器由于其应用简便和性能可靠，已成为工业传动装置中首选的电机控制器，现代变频器采用微计算机数字控制技术构成，并提供了标准的工业通讯接口和内置协议（如profibus、cclink 等），为变频器的远程监控提供了必要的基础。profibus-dp 做为现场总线 profibus 标准中一种，是一种高速（数据传输率为9.6kb/s12mb/s）、经济、可靠的现场级网络，已经在工业控制得到了广泛的应用。本文以三菱公司的 fr-a740 变频器为基础，研究了 simenz s7-300 plc 与 fr-a740在 profibus-dp 网络中通讯的实现，它在
2、笔者所参与的胎面挤出生产线中得到了实践论证。为后续建立变频器的集中监控打下了基础。2 基于 profibus-dp 控制系统结构的构建fr-a740 与 profibus-dp 网络的连接是通过安装 a7np 通讯卡来实现的，其典型配置如图 1 所示，我们可以把系统分为三层结构，分别为监控层、控制层、执行层。ipc 作为监控层，采用 mcgs 组态软件，用于对系统进行监控，plc 做为控制层，它作为工控机与变频器之间的桥梁，一方面，它对变频器进行控制，另一方面将生产线上信息（如变频器的速度、报警等）传达给工控机，其中 ipc 与 plc 采用 mpi（multipoint interface）
3、。变频器作为执行层，将 plc 下达的指令执行，实现对电机的控制。图 1 基于 profibus-dp 控制系统结构图3 变频器数据通讯的实现3.1 参数设置在进行设备通讯之前，必须对变频器的相关参数进行设置，首先在 a7np 卡上设置网络节点地址，必须要与 step 7 硬件组态中设置的地址完全一致，这个设置主要通过 a7np上 sw3，sw1 两个旋钮开关来调节的，另外其他主要参数设置如表 1 所示，它们是在 fr-a740 的操作面板设置的。3.2 profibus 通讯协议对于调速驱动装置，根据变速驱动行规，在周期型通道中传输的数据结构被定义为参数过程数据对象 pp0(paramete
4、r process object)。这个通道经常被称为标准通道，其中包含有用的用户数据。可用的数据结构分为两个部分且能用报文分别传送：过程通道pzd 部分、参数通道 pkw 部分，具体的协议报文结构如图 2 所示。图 2 profibus-dp 报文中有效的数据结构变速驱动行规对 ppo 的结构、长度作了更具体的规定，常用的参数过程数据对象ppo 一共有 5 种类型，按照可用数据有无参数通道及过程通道的数据字的多少来划分：(1)可用数据有数据区而无参数区，有两字或六个字的过程数据，如 ppo3 和pp04。(2) 可用数据有参数区和数据区，且有两个字、六个字或是个字的过程数据，如ppo1、pp
5、o2、ppo5 。常用的 ppo 类型如表 2 所示。选用那种类型的 pp0，取决于在硬件组态中的设置。过程数据在传动系统中总是以最高优先级进行传送和处理，它主要传送传动装置的状态信息和控制信息。参数数据运行存取传动系统的所有参数。因而，它能够在不影响过程数据传输性能的情况下，从上一级系统调用参数值、诊断值、故障信号等。pkw 区说明参数数值（pkw）的数据接口处理方式。pkw 接口并非物理意义的接口，而是一种通讯机理。这一机理确定了参数在两个通讯伙伴之间(如 plc 和变频器之间)的传输方式。pkw 参数区一般包含 4 个字。前两个字（pke 和 ind）的信息是关于主站请求任务（任务识别标
6、记 id）和从站应答响应（应答识别标记 id）的报文。pkw 的后两个字（pwe1 和 pwe2）用来读写具体的参数数值。pkw 参数通道的第一个字是参数标识符 pke。位 0 到 10（pnu ）包括所请求的参数号，它决定所要执行的参数读写任务访问的是数组参数中的哪一个元素。位 11（spm ）是用来参数变更报告的触发位。位 12 到位 15（ak）包括任务标识 id 和应答标识 id.pkw 参数通道的第二个字变址 ind 的位 12 到 15 位是参数号 pnu 的扩展页号，它和参数标识符基本参数号 pnu 共同产生完整的传动装置参数号。变址 ind 的 0 到 7 位为带数组的参数寻址
7、提供数组下标，决定访问数组参数的哪一个元素。第三和第四字为参数数值（pwe）。参数值总是以双字来传送，在 ppo 报文中，一次只能传送一个参数值，由 pwe1(高位字)和 pwe2（低位字）共同组成一个 32 位参数数值。当用 pwe2 传送一个 16 位参数值，必须在 dp 主站中设置高位字 pwe1 为零。利用 pkw 参数通道修改驱动装置参数必须遵守以下规则：（1）一个任务或一个应答仅能涉及一个参数。（2）主站必须重复地发送任务报文直到从从站那里得到相应的应答报文。主站通过对应答识别 id、参数号、变址下标和参数值的处理识别任务的应答。（3）完成的任务必须送出一个报文，对于应答也一样。（
8、4）在应答报文中重复的实际值总是当前的最新值。（5）如果在周期工作中不需要 pkw 参数通道的信息而只需要 pzd 过程通道的信息，则任务 id 被发布为 “无任务(用 0 表示)”。过程通道 pzd 区是为监测和控制调速驱动装置而设计的，在 dp 主站和从站中收到的 pzd 报文总是以最高的优先级处理，即处理 pzd 过程通道的优先级高于处理参数通道pkw 的优先级，而且 pzd 过程通道总是传送调速驱动装置上当前最新的有效数据。通常dp 主站给传动装置的任务报文中，第一个 pzd 字为控制字，第二个字为主设定值；传动装置给 dp 主站的响应报文中，第一个 pzd 字为状态字，第二个字为主实
9、际值。本文中 fr-a740 采用 pp03 的数据传输结构，即使用过程通道（pzd）控制和监测变频器的工作，而没有使用参数通道（pkw）修改变频器的内部参数。pp03 的数据结构如表 3 所示。主站给 fr-a740 的 pzd 任务报文的第一个字 pzd1 是变频器的控制字(stw)，其每一位的含义如表 4 所示。对于变频器收到的控制字，其中位 10 必须设置为 1。如果位 10 是 0，变频器将以从前的控制方式继续工作。主站给变频器的 pzd 任务报文的第二个字 pzd2 字是变频器的主设定值（hsw）,即主频率设定值，以十六进制发送，最小单位是 0.01hz。变频器给主站的 pzd 应
10、答报文的第一个 pzd 字是变频器的状态字（zsw ）, 其每一位的含义如表 5 所示。pzd 应答报文的第二个字是主要的运行参数实际值（hiw）。通常，把它定义为变频器的实际输出频率。4 plc 程序的编写在编写变频器通讯程序时，首先应该读取变频器的状态字，判断变频器是否准备就绪，如果没有就绪则判断是否存在故障，若有故障要判断故障的类型，给出相关的故障提示信息。然后根据操作指令组装控制字，设定主频率值，同时实时读取从站的应答报文，完成运行状态的在线显示。其程序结构框图如图 3 所示。图 3 变频器通讯程序流程图plc 作为总线主站读 pzd 应答报文是通过调用 s7 系统功能 sfc14(d
11、prd_dat)来实现，sfc14 用于从一个标准的 profibus-dp 从站读取一串连续的数值，读取数值的长度取决于cpu 的类型，它有三个形式参数：dp 从站的读数据区的首地址、存放数据变量的首地址、存放错误代码的地址。若能正确读取数据，错误代码返回 0000(hex);若读取出错，错误代码为非零值。同理，写 pzd 报文是通过调用系统功能 sfc15(dpwr_dat)来实现的，它也有三个入口参数：dp 从站写数据区的首地址、存放待写入数据变量的首地址、存放错误代码的地址。若正确写人，错误代码返回0000（hex ） ;若写入出错，错误代码为非零值。以下是部分程序代码。call “d
12、prd_dat“ /调用 sfc14 读取 pzd 应答报文laddr :=#addres_iw /dp 从站读数据区的首地址ret_val:=#error_code_i-n/存储错误代码的返回变量record :=#bpq_in /存放应答报文的首地址l w#16#fl #bpq_in.state_pzd1 /pzd1 字aw /判断变频器是否就绪jn nr /没有准备就绪clr= #fault /清内部故障标志位l #control_word1t bpq_out.control_pzd1 /写从站固定控制字spee: l #speed_iwt bpq_out.control_pzd2 /写
13、主频率给给定数值call “dpwr_dat“ /调用 sfc15 写 pzd 任务报文laddr :=#addres_qw /dp 从站写数据区的首地址record :=#bpq_out /存放任务报文的首地址ret_val:=#error_code_-out /存储错误代码的返回变量nopcall “dprd_dat“ /调用 sfc14 读取 pzd 应答报文laddr :=#addres_iwret_val :=#error_code_inrecord :=#bpq_inl #bpq_in.state_pzd2t #actual_speed /读取主频率实际运行值ju endnr: l w#16#8l #bpq_in.state_pzd1 /pzd1 字aw /判断变频器是否有故障jz endset= #fault/添加判断错误和故障的代码，并将相应的错误类型写入存储区end: be4 结束语本文讨论了 fr-a740 在 profib-us-dp 网络中通讯的实现方法，该方法已经在作者的项目中通过调试，实际运行表明设备通讯控制良好、可靠。
