PLC与变频器通信实验成功

1.实验目的

1）熟悉PLC与变频器的通信方式。

2）掌握PLC与变频器、PLC与ES站（工程师站）之间通信的组态、编程、调试方法。

3）通过实验巩固系统设计中控制器与现场设备之间通信的方法。

2.实验通信系统组成

电动机驱动系统被广泛地应用于现代工业控制系统，本实验模拟最简单的工业生产系统，将本实验系统分为现场级和车间级。

针对被控对象及控制任务的要求，本次设计构建了如图B-1所示系统，通过PROFIBUS总线连接ET200M远程IO，MM440驱动器等现场设备，通过工业以太网将S7-300 PLC与ES站连接到一起，S7-300实现对MM440的操作，MM440根据具体操作控制电动机，远程IO实现电源的开关量控制。在ES站里编写程序下载到控制器里，控制器将电动机控制参数传送给变频器以及ET200M（远程IO从站），变频器驱动电动机，从而实现对电动机得到控制。

图B-1 通信系统组成图

电动机驱动系统主要涉及三个部分的通信：ES站（工程师站）与PLC之间的通信；PLC与ET200M（远程IO从站）之间的通信；PLC与变频器之间的通信。

3.实验要求及内容

（1）系统组态

S7-300选择CPU 315-2PN/DP，变频器选择MicroMaster440，ET200M选择IM153-2。选型确定后新建STEP7项目，按照系统通信要求选择通信网络，完成硬件组态和网络组态。

（2）电动机控制任务

S7-300通过DP通信口，操作MM440，实现电动机的起动、停机、正转、反转、变速，并读取电动机当前电压、电流及频率值。

可以按通信的性质将控制任务划分为两大部分：

第一部分，S7-300通过DP控制MM440参数，以实现电动机的起动、停机、正转、反转、变速和正反向点动。

第二部分，S7-300通过DP读取MM440参数，读取控制电压、电流及频率。

PLC上电后程序开始循环执行，断路器闭合后，进行复位操作，即可对电动机进行相应控制，同时T1以0.5s的频率触发，刷新当前电压、电流以及频率值。

（3）程序编写

图B-2所示为S7-300与变频器之间通信过程软件流程图。(www.xing528.com)

图B-2 通信流程图

（1）复位

复位按钮（RESET）被按下，当断路器控制位已经闭合，则触发一次脉冲，进入复位完成状态控制位，给期望速度（SPEED）赋值为0，并对DB1中要发送的PZD区赋控制字（047Ehex）和主设定值（0），然后触发一个复位通信脉冲，调用SFC15和SFC14进行通信操作，写的操作地址从280（118hex）开始4个字节，读的操作地址从296（128hex）开始4个字节。

（2）设置方向

在复位完成后，可通过方向开关改变电动机的转动方向，当断开为正方向，闭合为负方向。方向开关操作PZD中控制字的11位，这里要注意的是程序中字的存储方式是高字节存放低地址，低字节存放高地址，位都是从高到低对齐。方向设置可以在几种方式下完成：电动机起动前、电动机运行中以及电动机点动前。

（3）设置速度

按下设置速度按钮，能够给期望速度赋值，并触发一个速度改变通信脉冲，当电动机处于运行状态时，将建立一次通信改变转速。变频器使用的V/f控制，速度是与频率成正比的，例如本电动机的额定频率是50Hz，该频率下对应的额定转速为1395r/min，当频率为40Hz时，转速对应为1116r/min。要注意的是，传送W#16#4000给主设定值，对应的频率为50Hz。

（4）起动

在复位完成后，按下起动按钮，进入运行状态。起动分两个步骤，首先让电动机处于准备运行状态，触发起动通信脉冲1，写PZD中控制字为047Ehex，主设定值为期望频率，并发送；当读回状态字为正方向FB31hex（-1231）或反方向BB31（-17615）时，触发起动通信脉冲2，写控制字为047Fhex，主设定值为期望频率，此后电动机开始运行。

（5）停机

运行状态下单击停机按钮，将复位运行状态，并触发停止通信脉冲，写PZD中控制字047Ehex以及主设定值0，电动机停止运行。

（6）点动

当复位完成，并且电动机不处于运行状态下时，可以按下点动按钮，检测到按钮按下，触发一个上升沿脉冲，此时将进入点动状态，设置PZD中控制字第8位为1，第9位为0，并触发点动开始脉冲，发送控制字，点动的方向由方向开关决定。当点动按钮松开时，触发一个下降沿脉冲，将点动状态，控制字第8和第9位复位，并触发点动结束脉冲，发送控制字。

（7）读取当前电压、电流以及频率

该部分的功能是以0.5s的频率刷新当前电压、电流以及频率的值，变频器当前电压、电流以及频率是以32位浮点数的形式存储于参数r0025、r0027和r0021。T1每隔0.5s将触发一个上升沿脉冲，首先触发一个读电压脉冲，给PKW的4个字赋值（1019000000000000hex），存储于DB1.DB12开始的8个字节中，并建立一次通信，当读回的PKW中PKE为8217（2019hex）时，说明读取过程成功，将读取电压值（DB1.DB4～DB1.DB7）存储到电压值（VOLTAGE）变量中，紧接着触发一个读电流脉冲，根据上述原理再依次读电流和频率值。

4.实验报告

1）给出实现所要求功能的完整组态与程序。

2）给出系统通信调试结果。

3）写出实验体会及实验中遇到的问题和解决方法。