ATV71与ATV61的Profibus-DP连接

ATV71与ATV61的Profibus-DP连接施耐德（苏州）变频器有限公司 市场部邓黎勇2006年5月目录本文的目的Profibus-DP网络简介可选网络连接附件Step-by-Step 实现Profibus-DP连接1 通讯卡VW3 A3 307的安装与设置2 变频器的参数设置 命令通道的设置 读写参数的设置 举例：读写变频器的加速时间3 Profibus-DP网络组态（Step-7） 安装ATV71/ATV61变频器的GSD文件 组态Profibus-DP网络 变频器数据的读写4 Profibus-DP网络组态（PL7） SyCon：Profibus-DP网络组态工具 用SyCon软件来配置Profibus-DP网络 PLC编程软件PL7的配置5 Profibus-DP通讯格式：PZD区域与PKW区域6 变频器通讯控制流程DriveCom7 命令字CMD和状态字ETA其它本文的目的：这篇文章的目的是指导施耐德技术工程师、销售人员、分销商的技术工程师、以及用户的工程师如何用施耐德ATV71/ATV61变频器连接Profibus-DP网络。文章风格追求简捷易懂，如果有更复杂应用的要求，请在本文的基础上参照ATV71的Profibus中文手册（ATV71_Profibus_Manual_CH_V1.pdf ）。Profibus-DP网络简介：Profibus-DP是一个性能很强的高速现场总线，它符合工业通信的要求。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。Profibus-DP具有两种介质访问方式： 分散方式，使用令牌传递原理。 集中方式，使用主从通讯原理。它采用的物理连接可以是RS-485双绞线、双线电缆或光缆，拓扑结构可以是树型、星型、或者环形，波特率从9.6Kbit/s到12Mbit/s，总线上最多站点（主-从设备）数为126。可选网络连接附件：要实现ATV71/ATV61与Profibus-DP网络的物理连接，Profibus-DP通讯卡VW3A3307是必不可少的。右图就是ATV71、ATV61所通用的Profibus-DP通讯卡 VW3A3307的外形。作为Profibus-DP网络的从站，该卡有一个标准的九针SUB-D型母接头。不需要任何额外设备，就可以用标准的Profibus-DP网络电缆及接头连接到Profibus-DP网络。如果有需要，也可以采用施耐德提供的Profibus-DP接头和电缆来构建网络： 用户也可以自己做连接电缆和接头，VW3 A3 307的9针接头管脚定义如下：Step-by-Step 实现Profibus-DP连接通讯卡VW3 A3 307的安装与设置：1.安装所有通讯卡、IO扩展卡、Controller Inside卡的安装，都按上图所示安装。2设置右图是通讯卡示意图。1 LED指示灯2 Profibus-DP寻址开关3 9针SUB-D型母接头对于该通讯卡，仅需要做一个设置。即：设置Profibus-DP的从站地址如右图的例子所示，这8个Profibus-DP寻址开关的最低位在右边，最高位在左边。拨码拨到下面为ON，拨到上面为OFF。3地址配置注意事项： 改动地址后，要重新上电才能使用。 地址0和1通常为Profibus-DP主机保留，不能用于从站地址。 建议不要使用地址126，因为它与SSA服务（设置从机地址）以及一些网络配置软件（如Sycon）不兼容。变频器的参数设置：1 命令通道的设置如果用户要通过Profibus-DP网络实现对变频器的启动、停止和速度给定的控制，则需要对命令通道的相关参数进行设置。如果仅仅是读取或者修改变频器的一些参数，则可以跳过此段。通过通讯给定速度：在变频器的1.6命令菜单里，当变频器插上通讯卡后，给定通道的选项里会新增一项选项：通信卡。如果用户需要通过Profibus-DP通讯给定速度，则将给定通道选择为“通信卡”。通过通讯控制起停：当变频器插上通讯卡后，命令通道设置的选项里会增加一项“通讯卡”。如果用户需要通过Profibus-DP通讯控制变频器的起停，则需要将命令通道设置定义为“通讯卡”。2 读写参数的设置在变频器的“1.9通信”菜单里，前两个子菜单分别是COM.SCANNER INPUT和COM.SCANNER OUTPUT。通过对这两个子菜单的设置，我们可以实现变频器和PLC之间的数据交换。要注意：这里INPUT和OUTPUT是从PLC的角度去看的！对于变频器，INPUT是它要发送给PLC的数据，OUTPUT是它接收的来自PLC的数据。COM.SCANNER INPUT这个菜单内含8组参数，从Scan.IN1 address到Scan.IN8 address。用来定义PLC要读取变频器的哪些参数的数据（读）。COM.SCANNER OUTPUT这个菜单内含8组参数，从Scan.Out1 address到Scan.Out8 address。用来定义PLC要修改变频器的哪些参数的数据（写）。变频器内部有数百个参数可供读写，这些参数都被分门别类地整理并被分配了访问的地址。参考ATV71中文通讯手册，查找出需要访问的参数的地址，并把这个地址写到COM.SCANNER INPUT或COM.SCANNER OUTPUT菜单的参数里，就可以实现对该参数的访问。3举例：读写变频器的加速时间。以加速时间（ACC）为例，在手册中（P201）查找到ACC的描述如下：十进制的逻辑地址9001，既是Profibus-DP的通讯地址，又是Modbus的通讯地址。其读写类型为R/W，意为可读可写。如果我们要通过通讯读取该参数的值，那么我们在COM.SCANNER INPUT菜单里将8个参数里的一个的值改为9001，我们就可以读取到变频器的加速时间参数的值；如果我们要通过通讯修改该参数的值，那么我们在COM.SCANNER OUTPUT菜单里将8个参数里的一个的值改为9001，我们就可以修改变频器的加速时间参数的值。在出厂设置里，COM.SCANNER INPUT菜单的8组参数初值为：Scan.IN1 address：3201Scan.IN2 address：8604Scan.IN3 address：0Scan.IN4 address：0Scan.IN5 address：0Scan.IN6 address：0Scan.IN7 address：0Scan.IN8 address：0它的含义是：我们可以一次读取变频器中8个参数的值，第一个参数是状态字ETA的值（注：从通讯手册中查找到的状态字ETA的地址是8603，但是3201也是状态字的另一个未公开的地址），第二个参数是输出速度RFRD的值。其它6个地址都是0，故没有对应的参数。在出厂设置里，COM.SCANNER OUTPUT菜单的8组参数初值为：Scan.Out1 address：8501Scan.Out2 address：8602Scan.Out3 address：0Scan.Out4 address：0Scan.Out5 address：0Scan.Out6 address：0Scan.Out7 address：0Scan.Out8 address：0它的含义是：我们可以一次修改变频器中8个参数的值，第一个参数是命令字CMD（注：从通讯手册中查找到的命令字CMD的地址是8601，但是8501也是命令字的另一个未公开的地址）,第二个参数是速度给定LFRD。其它6个地址都是0，故没有对应的参数。因此，对于本例，设置：Scan.IN3 address：9001PLC就可以读取ACC参数。设置：Scan.Out3 address：9001PLC就可以修改ACC参数。综上所述，通过Profibus-DP控制变频器，在变频器参数设置方面也很简单，只需要设置需要读取或修改的参数的地址就可以了。一般情况下，采用缺省的出厂设置就足够了。Profibus-DP网络组态（Step-7）：本段介绍用西门子PLC做Profibus-DP主站时，如何组态Profibus-DP网络。无论采用何种组态方式，ATV71/ATV61变频器的GSD文件（Tele0956.GSD）都是必不可少的。任何从站设备，如果想挂上Profibus-DP网络，都必须提供一个GSD文件。这个GSD文件起到一个识别其身份、分配其功能的作用。目前最新的ATV71/ATV61公用的GSD文件（Tele0956.GSD）的创建日期是2005年9月5日。如果没有确定PLC，那么我们首先推荐用户采用施耐德PLC，施耐德PLC挂Profibus-DP网络是非常便捷的。对于已经选定了西门子PLC的用户，必然是对西门子PLC比较熟悉，因此本文不再详细介绍西门子Step-7软件的使用方法和编程细节。1 安装ATV71/ATV61变频器的GSD文件在Step-7软件的硬件配置画面（Hardware Config），选择菜单Options下的Install New GSD.在随后的弹出窗口中，找到GSD文件所在的文件夹，并安装。安装完成后，在Step-7的HW Config窗口，右侧的可选设备中，会增加一项 ATV71/61-Profibus-DP。2 组态Profibus-DP网络鼠标点击该设备并拖动到左侧的Profibus-DP网络，就完成了将ATV71/ATV61组态到Profibus-DP网络的过程。组态完成后的画面如下图所示：321上图所示的组态画面共有三个窗口，左上侧的窗口是Profibus-DP网络部分(1)，左下的窗口是分配给设备的地址(2)，右侧窗口是可选的Profibus-DP设备(3)。鼠标点击1所示的ATV71/ATV61变频器图标，则在2所示的部分就显示了分配给该变频器的变量地址。分配的地址共分两部分，Slot1显示的是Profibus-DP通讯的PKW区域，占4个输入字和4个输出字。它们分别是PIW256、PIW258、PIW260、PIW262，和PQW256、PQW258、PQW260、PQW262。Slot2显示的是Profibus-DP通讯的PZD区域，占10个输入字和10个输出字。它们分别是：PIW264PIW282，和PQW264PQW282。3 变频器数据的读写经过上述步骤，我们就可以在PLC中读写变频器的数据了。在第6页和第7页中，我们提到变频器可以定义8个输入字COM.SCANNER INPUT和8个输出字COM.SCANNER OUTPUT。这16个字就对应到了上图所示的Profibus-DP的PZD区域的前8个输入字和前8个输出字。最后两个输入字和最后两个输出字系统留做备用。比如，在出厂设置里，COM.SCANNER INPUT的定义如下：Scan.IN1 address：3201-PIW264Scan.IN2 address：8604-PIW266Scan.IN3 address：0-PIW268Scan.IN4 address：0-PIW270Scan.IN5 address：0-PIW272Scan.IN6 address：0-PIW274Scan.IN7 address：0-PIW276Scan.IN8 address：0-PIW2783201和8604分别是变频器状态字(ETA)的地址和输出速度(RFRD)的地址。对应到PLC，就分别是PIW264和PIW266的值。因此，经过上述步骤的配置后，PLC程序就可以直接从PIW264和PIW266来获得状态字和输出速度的值了。Profibus-DP网络组态（PL7）：本段介绍采用施耐德PLC（以Premium为例）组态Profibus-DP网络的方法。正如前文所说，不论用哪种方法来组态网络，ATV71/ATV61变频器的GSD文件（Tele0956.GSD）都是必不可少的。当用施耐德PLC做Profibus-DP主站时，我们采用SyCon软件来组态网络。与用西门子Step-7软件不同的是，Step-7需要安装GSD文件，而SyCon仅需要把GSD文件拷贝的其目录下就可以了。缺省的GSD文件目录是：C:Program FilesSchneiderSyConFieldbusPROFIBUSGSD1 SyCon：Profibus-DP网络组态工具SyCon是一个独立的软件，可以用来组态Profibus-DP、CAN-OPEN、InterBus三种网络。我们用该软件完成网络组态后，将组态好的网络保存成一个文件，然后用我们的PLC编程软件上载上来就可以使用了。2 用SyCon软件来配置Profibus-DP网络运行SyCon软件：新建一个网络组态，并且选择Profibus网络：首先，我们来配置Profibus-DP网络的主站，按下图所示的步骤，点击表示主站的图标，然后在下面的配置窗口点击主站所在的位置：在随后弹出的主站选择窗口中选择Premium的Profibus-DP通讯模块TSX PBY 100，加入后点击OK确定。这样，我们就把Profibus-DP网络的主站配置完成了。此时SyCon软件的画面如下图所示：用类似的方法，我们来配置Profibus-DP的从站。首先，点击插入从站的图标，然后在从站位置点击。然后选择并加入从站设备，可以看到软件给自动分配的地址。这个地址也可以根据需要修改。21这样，我们就给Profibus-DP网络配置了一个ATV71/ATV61从站：如果网络有不止一个从站，可以重复上述步骤，增加从站单元。如果我们双击表示从站的图标，就可以打开从站配置窗口：从上面的从站配置窗口我们可以看到，该站共占用了14个输入字和14个输出字，其中Profibus-DP通讯格式的PKW区域占了4个输入字和4个输出字，PZD区域占了10个输入字和10个输出字。对于了解Profibus-DP通讯格式的读者，你们知道选择不同的PPO，就可以给每个从站配置不同长度的输入字和输出字。但是，很不幸的是，对于ATV71和ATV61，这些字的数量和格式是无法修改的，每个站都必须占满14个输入字和14个输出字。只有这一个选择。做完上面的配置工作后，我们接下来要做的工作，是把这个配置保存下来。供PLC软件上载。参考下图所示的画面，首先，我们要点击主站模块，保证目前选中的是Profibus-DP网络的主站。然后，选择File菜单下的Save，保存该配置，并Export - ASCII，产生一个CNF文件。经过上述步骤后，我们就完成了Profibus-DP网络的组态工作，并且得到了一个配置文件*.cnf。通过它，我们就可以进行下一步工作：配置PLC软件 PL7。3 PLC编程软件PL7的配置PL7软件是施耐德Premium和Micro PLC的编程软件，本段以PL7为例，说明如何完成搭建Profibus-DP网络的最后一步。首先，运行软件，并进入硬件配置画面，选择并配置PLC的硬件模块，尤其是Profibus-DP的主站模块 TSX PBY 100:双击该模块，进入配置窗口：点击Load CNF按钮，将我们上一步产生的配置文件上载上来。在上图所示的例子里，我们配置了一个主站和两个从站，它们的地址分别是1、2、3。点击选中地址2表示的从站，在右下侧的Profibus-DP Slave Data中可以看到分配给该从站从%IW2.0（即%IW2.0.0）到%IW2.0.13共14个输入字和从%QW2.0到%QW2.0.13共14个输出字。其对应关系如下：%IW2.0PKWPKW区域%IW2.0.1PKW%IW2.0.2PKW%IW2.0.3PKW%IW2.0.4Scan.IN1 address：3201%IW2.0.5Scan.IN2 address：8604%IW2.0.6Scan.IN3 address：0%IW2.0.7Scan.IN4 address：0PZD区域%IW2.0.8Scan.IN5 address：0%IW2.0.9Scan.IN6 address：0%IW2.0.10Scan.IN7 address：0%IW2.0.11Scan.IN8 address：0%IW2.0.12保留%IW2.0.13保留%QW2.0PKW%QW2.0.1PKW%QW2.0.2PKW%QW2.0.3PKW%QW2.0.4 Scan.Out1 address：8501%QW2.0.5Scan.Out2 address：8602%QW2.0.6Scan.Out3 address：0%QW2.0.7Scan.Out4 address：0PKW区域PZD区域%QW2.0.8Scan.Out5 address：0%QW2.0.9Scan.Out6 address：0%QW2.0.10Scan.Out7 address：0%QW2.0.11Scan.Out8 address：0%QW2.0.12保留%QW2.0.13保留配置完成后保存，我们就完成了Profibus-DP网络的配置工作。PLC程序的变量%IW2.0.4就是变频器状态字ETA的值（地址3201），%IW2.0.5就是变频器输出频率RFRD的值（地址8604）；如果修改%QW2.0.4，则就是在给变频器发送命令字CMD（地址8501），修改%QW2.0.5，就是修改变频器的给定速度LFRD（地址8602）。同理，如果要访问变频器其它参数，则只需要在通讯手册中查找到该参数的地址，然后利用变频器的面板，修改这两组参数的地址，就可以把它们对应到PLC的寄存器中了。Profibus-DP通讯格式：PZD区域与PKW区域：前文提到，Profibus-DP通讯有PKW区域和PZD区域。以输出字为例，从%QW2.0.0到%QW2.0.13共14个字，前4个字是PKW组于，后10个字是PZD区域，如下图所示：无论是PKW区域，还是PZD区域，都可以独自用来读写从站的参数。不同的是，如果用PZD区域读写参数，在变频器的Scanner Input和Scanner Output参数里定义好需要访问的变量的地址后，就可以直接通过对应的%IW和%QW参数访问了。而如果用PKW区域访问参数，则是通过这四个PKW字的组合来访问。首先，不论是读变频器的参数，还是写变频器的参数，都要通过%QW来给变频器发命令。这时四个PKW的字的定义如下：PKE:要访问参数的逻辑地址R/W:请求码，0代表无请求，1代表读请求，2代表写请求（注：仅针对ATV71/ATV61）PWE:读请求时无意义，写请求时是要写的值命令发送后，从%IW对应的四个PKW字可以读到反馈信息，下图是14个输入字的定义：PKE:要访问参数的逻辑地址R/W/N:响应码，0代表无响应，1代表读请求成功，2代表写请求成功，7代表出错（注：仅针对ATV71/ATV61）PWE:若请求成功，则代表参数值，若请求不成功，则：0代表地址错误，1代表无法进行写操作变频器通讯控制流程DriveCom：对于仅仅通过通讯读写一些参