基于PROFIBUS现场总线的PLC与传动变频器间的通讯

　　1 引言

　　随着现代生产工艺的飞速发展，现场对传动设备的快速性、连续性、系统性的使用要求越来越高。单台变频器的独立运行的模式已经不能满足要求，多台成组系统运行成为最大特点。所有的本地柜前操作已经发展为计算机集中远程自动控制模式。这些特点都建立在计算机、plc、传动装置间的数据通讯的基础上。以此来实现现场设备的运行状态监控和控制命令的下达。现场总线的发明和应用为实现上述功能提供了技术保证。现在使用较为广泛的现场总线有:profibus、canbus、modbus、devicenet、lonworks等。本文重点介绍以profibus 现场总线为基础的西门子simatic s7 plc和6es70系列变频器间的通讯技术。

　　2 profibus现场总线概述

　　profibus是一种应用较为广泛的现场总线，其总线标准是国际总线标准ie61158的重要组成部分。是一种开放式系统，令牌结构，以互联网(open system interconnection-sio)作为参考模型。有3个兼容部分组成部分即profibus-dp(decentralized periphery)， profibus-pa(process automation)，profibus-fms(fieldbus message specification)。其中dp是一种高速低成本通讯，用于设备级控制系统与分散式i/o的通讯。采用rs485数据接口，传输介质用光纤或双绞电缆，传输波特率从(9.6k～12m)bps，传输距离可以通过repeter进行扩展，每个dp网上可以同时配置122个从站，是一种功能强大的现场总线。下面介绍的plc和变频器间的通讯也是基于profibus-dp技术进行的。

　　3 profibus-dp的数据通讯格式

　　传动装置通过profibus-dp网与主站plc的接口是经过通讯模块cbp板来实现的，带有dp口的s7-300和400 plc也可以通过cpu上的dp口来实现。采用rs485接口及支持(9.6k～12m)bps波特率数据传输(数据传输的结构如图1所示)，其中数据的报文头尾主要是来规定数据的功能码、传输长度、奇偶校验、发送应答等内容，主从站之间的数据读写的过程(如图2所示)核心的部分是参数接口(简称pkw)和过程数据(简称pzd)，pkw和pzd共有五种结构形式即:ppo1、ppo2、ppo3、ppo4、ppo5，其传输的字节长度及结构形式各不相同。在plc和变频器通讯方式配置时要对ppo进行选择，每一种类型的结构形式如下。

　　图1 数据传输的结构

　　图2 主从站间数据读写过程

　　ppo1 4 pkw + 2 pzd (共有6个字组成)

　　ppo2 4 pkw + 6 pzd (共有10个字组成)

　　ppo3 2 pzd (共有2个字组成)

　　ppo4 6 pzd (共有6个字组成)

　　ppo5 4 pkw+10 pzd (共有14个字组成)

　　参数接口(pkw):参数id号(pke)、变址数(ind)、参数值(pwe)三部分组成。过程数据接口(pzd):控制字(stw)、状态字(zsw)、主给定(main setpoint )，实际反馈值(main actual value) 等组成，另外要了解掌握控制字和状态字每一位的具体含义，并熟悉西门子变频器参数的具体应用，在通讯参数设置时需要具体定义。