詳解西門子PLC與變頻器通信組態

劉宏曄

摘 要：各大院校機電類專業常用的訓練設備一般為三菱或西門子工控設備，西門子新出的工控設備產品價格昂貴，因此配置量少，只有極少數競賽學生選手會使用，該文以西門子PLC1500機型與G120變頻器通訊組態方式為例對其進行詳解，以供大家參考。

關鍵詞：西門子；變頻器；通信；組態

中圖分類號：TN773 文獻標志碼：A

西門子PLC1500機型是近年來推廣的先進工控設備，使用博途V14版本軟件進行編程控制。西門子PLC工控設備在使用過程中對正確的組態方式的依賴程度很大，組態步驟如果出錯，會直接導致PLC工控設備通信失敗無法使用。在2018年全國大學生西門子CIMC智能制造挑戰賽中，因硬件設備通信組態失敗，直接導致得分減少而被淘汰的隊伍不在少數，所占比重約為40 %左右，問題十分嚴重。西門子PLC工控設備的通信組態有不同種類，含PLC與PLC通信、PLC與觸摸屏通信、PLC與變頻器通信、PLC與伺服電機通信等，該文詳細解說西門子PLC1500機型與G120變頻器通信具體步驟。組態變頻器方法有2種：一種是采用GSD文件組態，該方法組態的變頻器只能用程序參數調試。另一種是采用SINAMICS Startdrive組態，該方法組態的變頻器是可用控制面板調試變頻器，無須程序參數調試，因篇幅所限該文主要介紹采用GSD文件組態。采用GSD文件組態設備方法如下。

1 硬件軟組態

1.1 創建西門子PLC組態

該文使用的設備為PLC 1513-1PN機型與G120 C型變頻器CU250S-2 PN Vector機型，打開博途軟件，點擊組態設備視窗，創建PLC 1513-1PN設備。

1.2 組態變頻器

組態G120變頻器，鼠標點擊網絡視圖，進入硬件目錄，選擇其他現場設備，雙擊選擇所用設備SINAMCS G120CU250S-2 PN Vector機型。

2 網絡通信組態

2.1 創建報文

打開設備視圖，鼠標雙擊G120變頻器，選擇硬件目錄，點擊子模塊，一般選擇標準報文1，PZD2/2，點擊設備概覽，可查看到報文I/O地址（網絡PROFINET IO-System連接才能查看到）。

2.2 PLC與變頻器網絡鏈接

創建報文后打開網絡視圖，鼠標拖拽使PLC 1513-1PN機型與G120變頻器進行PROFINET IO-System鏈接。

2.3 網絡地址協議

（1）網絡視圖中鼠標雙擊PLC 1513-1PN機型，進入設備視圖，點擊網口屬性，常規項目中，選擇以太網地址，以太網地址項目中設置IP協議，IP地址填寫192.168.0.1或其他地址，象192.168.0.70，不能與電腦地址或其他設備地址重復發生沖突，如果與其他設備地址重復發生沖突，就會顯示紅色，鼠標拖拽滑塊向下將畫面移動到底，設備名稱選項框中會自動生成PROFINET默認設備名稱，如需修改設備名稱，前面的選項勾去掉，即可重新輸入新的設備名稱。

（2）網絡視圖中雙擊G120變頻器機型，進入設備視圖，點擊網口屬性，常規項目中，選擇以太網地址，以太網地址項目中設置IP協議，IP地址可填寫192.168.0.1或其他地址，象192.168.0.2，不能與電腦地址或其他設備地址重復發生沖突，如果與其他設備地址出現重復發生沖突，一樣也會顯示紅色。鼠標拖拽滑塊向下將畫面移動到底，自動生成PROFINET默認設備名稱，不修改時使用默認名稱，如前面的選項勾去掉，可修改設備名稱。返回到項目樹中去，選中PLC_1 [CPU1513-1PN]進行編譯，點擊下載。

3 實際設備與軟件分配名稱組態

3.1 更新可訪問設備

編譯下載完成后，在項目樹中點擊在線訪問，選擇電腦網卡設備，筆者網卡為Intel（R）Centrino（R）Wireless-N 1000 Driver，只需點擊更新可訪問設備即可。

3.2 在線并診斷

更新可訪問設備窗口，顯示在線設備有PLC 1513-1PN與G120變頻器2種，點擊G120變頻器在線并診斷選項。在線并診斷功能欄中有命名和分配IP地址選項，更改名稱命名與以太網IP地址，設置完畢后，變頻器硬件停電重新啟動一次，博途軟件才能辨識組態通訊的控制變頻器G120設備，否則所組態硬件及程序控制無效。

注意要點：

（1）假設修改G120變頻器名稱為abc，需分配確認命名以及以太網IP地址，設置時名稱比以太網IP地址重要，名稱不一致，設備無法聯機通信，如IP地址不一致，博途V14軟件會進行電腦自動匹配以太網IP地址。

（2）設置以太網IP地址，分別設置PLC 1513-1PN機型與G120變頻器屬性中以太網IP地址，一般PLC設置為192.168.0.1地址，G120變頻器設置為192.168.0.2地址。

（3）注意以太網地址0為區域段，如改PLC設置為192.168.2.1地址，G120變頻器設置需改為192.168.2.2地址，必須保證2機都在同一區域段里。

（4）子網掩碼2機都一樣設置為255.255.255.0地址。

（5）電腦的IP地址也要與192.168.0.1這個地址在同一區域，設置為192.168.0.3地址，子網掩碼為255.255.255.0地址，電腦、PLC、變頻器都在同一區域里才能快速通訊，若不在同一地址區域，象電腦IP地址設為192.168.5.1時，通信時電腦會全區域地址掃描，電腦與PLC需經過30 min以上或更長時間才能聯系上，并且每次修改程序后下載都會耗費很長時間。

4 組態流程圖

西門子PLC與變頻器通訊組態，建議按如圖1所示的組態流程圖進行，這樣較為方便、簡潔、快速。

5 編寫程序簡單調試

5.1 西門子PLC快速調試變頻器程序

調試變頻器進行基本運行，程序中使用MOVE移動指令，可分別傳輸網絡通信16#47f、16#C7f、16#47E、16#4Fe給變頻器，經變頻器控制電動機的不同運動狀態。為方便使用軟件進行監控調試，創建DB數據塊，在數據塊中輸入設置正轉、反轉、停止、應答故障控制，然后分別拖拽到不同運動項目的常開點。打開項目樹，找到強制表，點擊強制數據塊啟動，實現變頻器正轉、反轉、停止電機運動功能，以及當出現故障時，實現故障應答解除功能。程序中16#47f、16#C7f、16#47E、16#4Fe是根據通訊報文1要求，運用十六進制編碼編寫，讀者可查閱G120變頻器手冊，了解相關參數設置問題。如需修改報文地址，更改時只需修改第一個地址，其他地址會自動變更，無須手動變更。一般默認報文1長度為4個字節，程序中QW256控制字，為筆者在此處修改成從256地址開始連續4個字節結束，如圖2所示。

5.2 西門子PLC編寫變頻器轉速給定值及轉速顯示值程序

調試變頻器轉速給定值及轉速顯示值，程序圖中數據塊里轉速給定值可直接進行數據填寫輸入，給定數據值選用Int實數值，輸入轉速數據，通過控制字QW258與IW258的輸出輸入，轉換出速度顯示值。速度設定值與速度實際值是以百分比數據作為傳輸，十六進制的最高位符號位為0，那么正滿值為+32767，負滿值為-32767，范圍為-200 %～200 %，推論+100 %對應+16384，-100 %對應-16384。以驅動器設定的轉速參考值P2000作為對比，默認轉速參考值為1 500 rpm，當轉速設定值當前值為+16384時，變頻器將以1 500 rpm正轉，最終轉速不會超過變頻器最大轉速限值。通過公式計算16384/1500=10.922≈11倍率，因此輸入轉速給定數值500 rpm，需乘以11倍率，得出轉速設定值QW258，通過IW258反過來可得出速度顯示值，如圖3所示。

6 結語

組態的方法還有很多種，選用何種方法快速組態，取決于自身掌握的熟練程度，程序的編寫存在多樣性，選擇直接編程或選擇間接編程，思考解題的思路就會不同。

參考文獻

[1]廖常初.S7-1200PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2017.