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吴先生

     学历:大学本科
     职称:助理工程师
     年龄:36岁
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施耐德ATV-38变频器和西门子S7-400系列PLC的通讯

   作者:吴先生    发布时间:2007年5月21日  

    ATV 38可以提供精确的控制电机速度提供无与伦比的舒适和节能效果。它可以:自动重起动,飞车起动,烟雾抽取,泵切换等;使用人机界面友好的对话工具进行快速调整 ;便于集成到设备中;可针对使用环境给出合适的解决方案。
    通常工控产品都使用品牌相对统一的设备。不同公司的产品,一般很少混合使用。这其中主要是可能存在通讯问题。但是,在某些情况下,工程实际中会存在不同种类的PLC和变频器的通讯问题。酒钢CSP泵站改造前采用施耐德ATV-38变频器和西门子S7-400 PLC通讯的方式。
    一 系统组态
    1.ATV-38变频器与PLC的系统组态,如下图:
   
    2.通讯网络
    PLC与变频器的通讯采用Profibus DP现场总线。Profibus是目前工控系统中最成功的现场总线之一,得到了广泛的应用。它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线,各种各样的自动化设备均可通过同样的接口协议进行信息的交换。Profibus-DP(Distributed I/O System-分布式I/O系统)是一种经过优化的模块,有较高的数据传输率,适用于系统和外部设备之间的通信,远程I/O系统尤为合适。它允许高速度周期性的小批量数据通信,适用于对时间要求苛刻的自动化控制系统中。Profibus-DP现场总线系统可使许多现场设备(如PLC、智能变送器、变频器)在同一总线进行双向多信息数字通讯,因此可方便地使用不同厂家生产的控制测量系统相互连接成通讯网络。
    DP 网的数据通讯速率可以从9600Kbps到12Mbps。采用主从令牌方式通讯。使用中继器可以接入126个从站。每个中继器可接入32个从站。传输介质使用双绞屏蔽电缆。
    3.GSD文件
    GSD文件是变频器网卡在PLC组态中的设备驱动文件。在西门子S7系列的PLC组态中,需要将变频器DP网卡的GSD文件复制到STEP 7 安装目录下的“STEP 7/S7DATA/GSD”路径下,然后执行“UPDATE CATALOG”操作,在“CATALOG”的“Profibus DP/Additional Field Devices/Geteway”路径中选择ATV-58 变频器,即可进行组态。
    二 PPO通讯方式
    Profibus DP现场总线主站和从站的数据通讯遵循IEC 61158/DIN EN 50170/2标准。在本系统中,S7-300 PLC作为主站,变频器作为从站时,主站向变频器传送运行指令,同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中,的每一个字都被编址,在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序,向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。
    变频器现场总线控制系统若从软件角度看,其核心内容是现场总线的通讯协议。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。网络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW(Parameter Code Value)是变频器运行时要定义的一些功能码,用于读写参数值。过程数据PZD(Process Date)是变频器运行过程中要输入/输出的一些数据值,包括控制字、设定值、状态字和实际值,如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。
    将网络数据这样分类定义的目的,是为了完成不同的任务,即PKW的传输与PZD的传输互不影响,均各自独立工作,从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。每一帧报文被称为PPO(Parameter Process Data Object)。PPO共有5种方式,如下:
    PKW段 PZD段
    PKE IND PWE PZD1
    STW1
    ZSW1 PZD2
    HSW
    HIW PZD3 PZD4 PZD5 PZD6 PZD7 PZD8 PZD9 PZD10
    PPO1
    PPO2
    PPO3
    PPO4
    PPO5
    PKW 参数识别值 PZD 过程参数
    PKE 参数标识 IND 变址
    PWE 参数值 STW 控制字
    ZSW 状态字 HSW 主设定值
    JSW 主实际值
    如采用PPO3方式,由于只有2个PZD的字。因此当主站向从站发命令时,PZD1通常定义为控制字,PZD2定义为某个设定值。从站向主站返回状态时,PZD1是状态字,PZD2是某个实际值。当需要更多的返回值时,就必须使用PPO4或PPO5的方式。
    三 ATV-38 的控制逻辑
    ATV-38 变频器的控制逻辑图如下:
   
   
    当变频器上电后,即进入“Disable”,其状态字(EAT)为XX40H,对其发命令0006H,则进入“Shutdown”状态,其状态字为XX21H;再发命令0007H,则进入“Ready”状态,其状态字为XX23H;这时,发命令000FH,变频器使电机正转,发命令080FH,变频器使电机反转,状态字都是XX27H。
    当电机运行后,有3种方式使电机停止运行,其中快停,进入“Shutdown”状态和进入“Disable”状态。发命令000BH后,使电机进入快停状态,状态字是XX07H。
    综上所述,当接好线路和PLC组态完毕后,ATV-38变频器和S7-400PLC的通讯,实际上是一个按照所定义的PPO通讯方式,利用程序发送控制字和设定值,接收状态字和实际值的一个过程。
    在实际工作中,通讯程序必须采用PIW和PQW的方式直接读取地址的内容,不能通过STEP 7 的数据块读写命令来读写。数据块读写命令对S7系列不同的
   
   
   
   
 
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