安川变频与西门子PLC基于PROFIBUS-DP的数据通讯.doc

基于PROFIBU-DP的安川变频器与西门子PLC的数据通讯本文介绍的是关于安川变频器通过PROFIBUS-DP现场总线与西门子PLC实现数据通讯的一个应用实例。描述了安川Varispeed G7（以下简称VS G7）系列变频器接入西门子PROFIBUS-DP网络的条件和应用环境，详细介绍了一个基本数据通讯系统的硬件和软件配置，并举例说明了相关应用程序的编制方法。1. 安川变频器接入SIEMEMNS PROFIBUS-DP 网络的应用环境众所周知，西门子S7系列PLC是目前国内应用较为广泛的一种PLC，而安川VS G7系列变频器则是性能价格比较高的一种变频器，它们两者在传动控制系统中的合理组合，无疑是一种较好的选择。在大型圆坯连铸机控制系统中，将用于结晶器振动和拉矫机传动装置调速的安川VS G7 变频器接入以SIEMEMNS S7-400 PLC（CPU 414-2DP）为主站的PROFIBUS-DP 网络中，通过PROFIBUS-DP，主站可监视变频器的运行状态，也可设置和改变其内部参数。从运行的情况来看，使用效果良好。投入运行两年来，尚未出现网络数据通讯因受干扰而紊乱或中断的现象，也未发生传动方向和速度指令错误以及指令延迟等故障，除了正确的设置和编程以外，这与装设了独立而可靠的专用接地系统也不无相关。安川变频器和其它厂家生产的变频器一样，不能直接接入SIEMENS的PROFIBUS-DP 网络，而必须通过专用的接口卡并需要相应的配置软件。安川VS G7 变频器配置的用于PROFIBUS-DP 网络通讯的SI-P1 接口卡已是安川公司推出的第二代产品，数年前推出的是SI-P 卡。据说，有数家集成商已先后将配置了上述通讯卡的变频器接入了GE Fanuc 和SIEMENS的PROFIBUS-DP网络中，但使用效果不太理想。SI-P1 卡可用于安川变频器的G5、F7 和G7三个系列。当用于VS G7 系列时，将其插入变频器的2CN 插槽中，并用DP 总线电缆和总线连接器与PROFIBU-DP 的主站（这里为S7-400 PLC的CPU414-2DP）的DP口相连接，我们在一条专供电气传动用的PROFIBUS-DP总线上接入了8 台变频器（参见图1.使用SI-P1 卡需在PLC 的编程软件（如SIEMENS的STEP 7）中配置一通用源数据描述文件GSD（Version 3.1，此文件可在安川公司（YASGAWA）的网站中下载，文件名为YASKOOCA.gsd），而老一代的SI-P卡则安装GSD（Version 1.0）。当在PLC的编程软件中装入了SI-P1 卡的配置文件GSD之后，在用STEP 7 的硬件配置功能配置PROFIBUS-DP网络并组态有关硬件时，即可在系统中识别安川变频器的SI-P1 卡的配置图标，并可将其作为网络上的一个从站来组态，设置有关参数。从SIEMENS S7-300/400 PLC 的编程软件包STEP 7在硬件组态过程中拷贝的几幅画面（图2.至图5.），其中的内容表现了将安川VS G7 系列变频器接入SIEMENS 的PROFIBUS-DP网络时变频器DP卡的组态过程。2. 使用SI-P1 卡所需的设置使用SI-P1 卡，需设置卡（即从站）地址、通讯参数（在配置主站，即PLC的CPU时统一设置），并配置变频器的相关群组参数，以下是各项有关设置：1) 设置卡(即从站)地址：用两个（旋转）地址开关（分别设置地址的个位和十位）设定变频器（作为从站）的（硬件）地址，该地址应与用STEP 7 编程软件配置的该变频器的SI-P1卡在PROFIBUS-DP网上的（软件）地址一致。2) 设定通讯速率：当在PROFIBUS-DP网的主站（PLC 的CPU）上设置了通讯速率后，网络上的各SI-P1 卡的通讯速率也就自动设置了。通讯速率可在9.6kBps12MBps 之间设置，通常设置为1.5MBps。3) 变频器的相关设置B1-01：频率基准输入方式设为3（选择的通讯卡）；B1-02：运行指令输入方式设为3（选择的通讯卡）；F6-01：当通讯出错时的输入方式设为0（继续运行）；F6-02：设置为1；F6-03 设置为3 。虽然主设置采用了网络数据通讯方式，但变频器的“非常停止” 输入端（S12）在任何运行指令输入方式下均有效。3. PROFIBUS-DP Master 与VS G7变频器之间的数据传输高速I/O 数据区的输入、输出数据各为16 Bytes（即Byte 0 Byte 15，含扩展数据），其中基本数据的长度各为6 Bytes 。1）从PDP Master 传送至VS G7变频器的主要数据 (输出数据)字节0 和字节1：用于操作指令，当bit0 为“1”时正转，当bit1 为“1”时反转，bit2bit7相当于变频器的H1-01H1-06 设置时控制端子38的功能；当bit8 为“1”时为外部故障，当bit9 为“1”时为故障复位，bitAbitF各位未使用。字节2 和字节3：用于速度指令（速度基准值设置），按字为单位传送（含低字节和高字节），速度设置分辨率为1/0.01HZ。字节4 和字节5：用于转矩基准 / 限制的设置。2）从VS G7变频器传送至PDP Master 的主要数据(输入数据)字节0 和字节1：用于监视变频器的状态， bit0 为“1”时为正转运行， bit1 为“1”时为零速度，bit2 为“1”时为反转运行，bit3 为“1”时为复位指令接收等。字节2 和字节3：用于速度反馈（速度测量值），按字为单位传送（含低字节和高字节），速度测量分辨率为1/0.01HZ。4. 应用程序举例若用STEP 7 配置的1#从站的地址为1，其输入字节的首地址为IB128，输出字节的首地址为QB96，则关于PDP主站与变频器之间数据传输的示例程序如以下所示（包括变频器及其驱动电动机的正转、停止、反转等方向指令、速度设定值指令和运行状态及速度反馈值监视）。A I 10.2 复位/停止指令信号为“1”AN I 10.0 正转指令信号为“0”AN I 10.1 反转指令信号为“0”L W#16#0000 装载10 进制的0 至累加器1T MW 100 复位MW 100T MW 108 复位MW 108T PQW 96 停止，方向字为“0”T PQW 98 速度设定值字为“0”A I 10.0 正转指令信号为“1”AN I 10.1 反转指令信号为“0”S M 100.0 MW 100的bit0 置“1”R M 100.1 MW 100的bit1 置“0”L MW 100 装入方向字T PQW 96 正转，QB 96的bit0 为“1”L W#16#1400 装载10 进制的5120 至累加器1T PQW 98 传送至速度设定值字A I 10.1 反转指令信号为“1”AN I 10.0 正转指令信号为“0”S M 100.1 MW 100的bit1 置“1”R M 100.0 MW 100的bit0 置“0”L MW 100 装入方向字T PQW 96 反转，QB 96的bit1 为“1”L W#16#1400 装载10 进制的5120 至累加器1T PQW 98 传送至速度设定值字L PIW 128 将变频器运行状态字装入T MW 108 变频器的状态字中间变量A M 108.0 正转运行信号为“1”= Q 10.0 正转运行信号灯A M 108.2 反转运行信号为“1”= Q 10.2 反转运行信号灯A M 108.1 停止信号为“1”= Q 10.1 停止信号灯O M 108.0 正转运