淺談西門子PLC與ABB變頻器之間通信的實現

王甫江 金兵 劉勝軍

江蘇永鋼集團有限公司 江蘇 蘇州 215628

前言

使用PL C控制ABB變頻器對提升ABB變頻器的控制效率和效果都有比較好的幫助，對于冶金工作的可靠性、安全性有明顯的提升效果。使用西門子PLC利用Profibus-DP網絡可以在極少投資的情況下滿足硬件之間的通訊要求，因此要加強研究和推廣，提升冶金工作的效率。

1 系統配置和通信協議分析

1.1 系統配置分析

本文使用西門子PLC和ACS880構建控制系統，分別使用了S7-300 PLC，PLC和變頻器之間使用了Profibus-DP網絡完成對通訊系統的構建，和變頻器配套的通訊適配器為RPBA-01。以STEP7 V5.5軟件作為基礎編程軟件，通過編寫程序完成對整個網絡組態的調整，以及進行相關通訊模式的配置工作。對于上位機，使用WinCC7.0 進行操作界面的操作和設計，并且用以太網來實現上位機和PLC之間的通訊，保證對系統的控制和感知。

對Profibus-DP的現場總線設置中，先給ACS880變頻器安裝GSD文件，然后在硬件配置中，加入從站ABB Drives RPBA-01，設置站好為2，將其插入到PPO Type Mudule為4。對于2號從站的參數設置，原本的Operation Mode傳動協議并不能符合系統的控制要求，因此將傳動協議改為了Vendor Specific。系統的其他配置皆使用默認配置就可以保證系統的兼容性和穩定性，因此并不改變原本的默認配置方式。之后將配置下載到主站當中，對于從站2輸出區，其數據的第一個字是用于ABB傳動通信協議控制的數字CW，第二個字是變頻器的歌定制REF1，第三個字是變頻器的給定值REF2，第四個字是變頻器的個定制REF3。

1.2 通信協議的選擇

本系統在設計中，主站使用了西門子PLC S7-300，從站是變頻器，主站會想從站發布指令來控制從站的運行，從站則會將傳感器獲得的信號發送給主站，對運行狀態進行分析，并且在發現存在運行異常時會發出報警信號。變頻器和網絡的連接依靠RPBA-01通訊模塊實現，接受主站的SIMATICS7-315-2DP進行控制。通訊適配模塊可以接收雙向數據，會將所有的數據都編入到一個地址中，然后經過尋址在進行參數的使用，滿足靈活應用寫入控制字、診斷信息等等的使用[1]。

2 STEP7項目組態和通訊編程方式

2.1 STEP7組態分析

在硬件配置中，完成對S7-400 PLC的硬件組態配置工作，使用S7-315-2DP作為主站系統，并將設備數據庫文件導入到STEP7的編程環境中，軟件的組態會上傳到S7-315-2DP為主站的DP網絡中，本設計中使用的PPO類型為PPO4，同時設定電網的網絡配置。對于ABB變頻器的Profibus結構，使用Profibus-DP通信模塊來完成對數據的傳輸工作。傳輸具有一定的周期性，所以需要主機在從站讀取信息之后再將信息發送給主站，為此必須使用PLC的SFC14和SFC15兩個系統功能模塊，實現對數據的讀寫工作以及對變頻器的通信系統進行控制。

2.2 變量表構建

在PLC程序中，需要建立負責變頻器數據通信的數據塊，還要通過建立變量表來對實時通訊的效果進行觀測[2]。

3 變頻器的運行設置方式

經過配置之后，變頻器和PLC實現了使用Profibus-DP現場總線的連接，為了滿足控制需要，不僅要對PLC進行變成設計，同時對變頻器的相關參數也要進行設置，在實現對通信電纜的連接之后，就要啟動變頻器，從而完成對變頻器的參數設置。

3.1 ACS880的參數設置方式

將Profibus適配器模塊安裝到變頻器上之后，還要根據適配模塊的使用指南來進行硬件的調整，需要將原本的Comm.Module Link改成FIELDBUS，確定參數調整為ABB DRIVES，將51組參數從51.01修改為模塊類型，利用參數來顯示傳動裝置探測到的模塊信號，為了保證信號傳輸的安全和穩定，其值是不可調整的，同時，該參數有著十分重要的作用，如果參數沒有意義，就不可能實現模塊和傳動之間的通信。對于51.02，選擇通信協議，以0為選擇Profibus-DP通信協議；51.03參數為Profibus連接的PPO類型，本系統給使用PPO4，所以設置為3，以保證變頻器上的通信協議和PLC的通信協議保持一致。51.04用于定義設備的地址，即變頻器站點的地址。

3.2 過程參數的連接

過程參量包括PLC主站到變頻器的連接和變頻器到主站的連接，需要使用RPBA-01雙端口RAM連接器和變頻器相應參數的連接，并且要在變頻器上進行下連接參數的設置。對于變頻器在啟停的控制，由PLC發送到傳動裝置變頻器的PZD值PZD1控制字；而對于變頻器的頻率設定和控制，則要依靠PZD2控制字。傳動裝置的報警、故障，以及變頻器的運行狀態等數據，則要會發送到PLC的PZD值PZD1狀態字；對于變頻器的速度實際值，以及電壓電流等數據，將發送到PLC的PZD2狀態字[3]。

4 結束語

在進行西門子PLC和ABB變頻器進行連接時，需要使用Profibus-DP協議，并進行現場總線控制，以便提升系統的整體性和可靠性，確保在操作簡便性上的需求，使整個系統具有更高的實用性，有利于應用到冶金行業的控制當中，提升生產工作的經濟效益。