S7-300 PLC与MM420变频器的PROFIBUS-DP通信优化方案

1.MM420变频器

为了连接进入PROFIBUS-DP网络，变频器必须采用PROFIBUS模板，这一模板安装在变频器的正面，通过RS-485串行接口与变频器进行通信。

PROFIBUS模板的特点如下：

1）采用PROFIBUS-DP协议最多可以控制125台变频器（带有重发器）。

2）具有连接SIMOVIS或其他维修工具的非周期通信通道。

3）使用PROFIBUS控制命令SYNC和FREEZE。

4）使用S7管理软件，或其他任何专用的PROFIBUS调试工具，系统配置十分方便。

5）不需要单独的供电电源，模板从变频器正面插入，操作十分方便。

6）处理数据的响应时间为5ms。

7）所有的变频器参数都可以通过串行链路进行访问。

选择带DP接口的MM420变频器作从站，相关参数如下：

1）变频器货号：6SE6420-2UC11-2AA1。

2）PROFIBUS模板货号：6SE6400-1PB00-0AA0。

3）输入电压范围：200～240V/（+10%～-10%）。

4）输出电压范围：0～输入电压，三相交流。

5）输出频率范围：0～650Hz。

6）适配电动机功率：0.12kW。

2.PROFIBUS总线系统硬件的连接和参数配置

1）正确连接主站和变频器之间的总线电缆，包括必要的终端电阻和各段网络。

2）总线电缆必须是屏蔽电缆，其屏蔽层必须与电缆插头/插座的外壳相连。

3）变频器的从站地址（参数P0918）必须正确设置，使其与PROFIBUS主站配置的从站地址相一致；也可以在变频器的通信板（CB）上完成，通信板（CB）上有一排拨钮用于设置地址，如图9-47所示，每个拨钮对应于“8-4-2-1”码的数据，所有的拨钮处于“ON”位置对应的数据相加的和就是站地址；例如如果设置变频器站地址为4，则将3位置的拨钮置在“ON”的状态；拨钮开关为“0”时，P0918指定的地址有效，不为“0”时，拨钮的设定值优先。变频器站地址必须和STEP7软件中硬件组态的地址保持一致，否则不能通信。

图9-47 通信板上的拨钮开关

4）变频器常用操作模式见5.4.2节

本例中变频器设置步骤为先设定参数P0010=30，P970=1，把其他参数复位；然后设定参数P0010=0，P0700=6，P1000=6，使变频器处于PROFIBUS总线控制状态。

3.硬件组态

（1）PROFIBUS-DP网络的建立

在硬件组态中，双击“DP”，弹出“属性-DP”界面，如图9-48所示，可见接口状态。

单击图中“属性”按钮，弹出图9-49界面，选择PLC PROFIBUS-DP地址：2，单击“新建”按钮，设置新建网络参数，如图9-50所示，单击“确定”按钮，弹出9-51界面。

单击图9-51“确定”按钮，弹出图9-52所示界面，单击“确定”按钮，弹出图9-53所示界面，该PLC是作为PROFIBUS-DP主站设置的，从图9-54可见其性能。

（2）MM420从站的组态

选择目录“PROFIBUS DP”→“SIMOVERT”→“MICROMASTER 4”，如图9-55所示。

选择MM420的地址为“4”和工作方式为“0PKW，2PZD（PPO 3）”，得到MM420从站配置，通信报文格式的含义是报文中有0个字的PKW（参数标识值），有2个字的PZD（过程数据）。

图9-48 DP属性界面

图9-49 PROFIBUS接口设置

(www.xing528.com)

图9-50 网络参数选择

图9-51 建立PROFIBUS（1）网络

图9-52 接口属性

图9-53 建成PROFIBUS（1）网络

图9-54 DP站工作模式的选择

图9-55 MM420硬件组态

由PKW和PZD组成多种PPO形式，可根据设计需要选择合适的形式。PKW用于读/写参数值，用于读/写变频器中的某个参数；PZD是为控制和监测变频器而设计的，如果要控制变频器起停、设定频率等参数则需要用到PZD，过程数据一直被传输，具有最高的优先级和最短的间隙，其数据根据传送方向的不同而不同：当数据由主站传向变频器时，PZD区由控制字STW和频率设定值HSW构成；当数据由变频器传向主站时，PZD区由返回变频器的状态字ZSW和实际速度值HIW构成。

控制字与状态字含义见表9-6。

表9-6a 控制字含义说明（STW）

例如：QW=16#047E，表示停止；QW=16#047F，表示起动/前进；QW=16#0C7F，表示起动/后退.。

表9-6b 状态字含义说明（ZSW）

输入/输出模块的地址已由STEP7软件自动分配，如图9-56所示。主站读取MM420数据的存放地址设置为IB290～IB293，共2个字；主站向MM420写数据的存放地址设置为Q272～Q275，共2个字，最后编译并保存组态完成的硬件。

4.控制功能的实现

在变频器与PLC数据传输过程中最常用的是通过调用系统功能块实现变频器与PLC的通信，在PLC的OB1中调用系统功能SFC14/SFC15，完成对MM420数据的读/写功能。其中系统功能块SFC14的作用是给数据解包，将变频器数据读到PLC，系统功能块SFC15的作用是给数据打包，将PLC数据写入变频器。

项目结构如图9-57所示。

图9-56 变频器参数设置

图9-57 项目结构

OB1程序设计如图9-58所示。

图9-58 OB1程序

MD10为主站从变频器读到状态字和实际速度值，MD14为主站向从站写入的控制字及频率给定值，图9-59为这两个变量在停止、起动及稳定运行时的变化情况。

图9-59 MD10和MD14变量在变频器不同运行状态下的变化情况

a）变频器停止状态 b）变频器起动过程中 c）变频器运行中

在设定变频器频率时需要注意实际频率与通信变量之间的对应关系，见表9-7。

表9-7 变频器实际频率与通信变量之间的对应关系