摘要：Profibus是目前工控系統(tǒng)中最成功的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，得到了廣泛的應(yīng)用。它不依賴于生產(chǎn)廠家的限制，是開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備均可通過(guò)同樣的接口協(xié)議進(jìn)行信息交換。本文講述了西門子PLC（S7-300）與ABB變頻器（ABB-ACS800系列）之間的網(wǎng)絡(luò)通訊，給出了具體實(shí)現(xiàn)的通訊協(xié)議、實(shí)現(xiàn)時(shí)要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題和解決思路，以及部分實(shí)現(xiàn)代碼示例。
關(guān)鍵詞：西門子 PLC ABB變頻器   現(xiàn)場(chǎng)總線   Profibus-DP
1  引言
      Profibus-DP（Distributed I/O System-分布式I/O系統(tǒng)）是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的模塊，有較高的數(shù)據(jù)傳輸率，適用于系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的通信，遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)尤為合適。適用于對(duì)時(shí)間要求苛刻的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可使許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如PLC、智能變送器、變頻器）在同一總線進(jìn)行雙向多信息數(shù)字通訊，因此可方便地使用不同廠家生產(chǎn)的控制測(cè)量系統(tǒng)相互連接成通訊網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)Profibus-DP過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)的這一特點(diǎn)，本文分別采用西門子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS800變頻器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，完成通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制傳動(dòng)設(shè)備。
2  系統(tǒng)配置
   1）該系統(tǒng)以西門子公司的SIMATIC S7-315-2DP作為主站，ABB公司的變頻器ABB-ACS800為從站，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)在Profibus-DP網(wǎng)中的通訊及控制。附圖為該系統(tǒng)的Profibus-DP網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)配置圖。

    2）編程軟件為STEP7 V5.4軟件，用于對(duì)S7-300 PLC編程和對(duì)Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)和通訊配置,計(jì)算機(jī)與PLC通訊采用Profibus-DP通訊方式。
    3）RPBA-01為與變頻器配套的通訊適配器,插在ABB變頻器的插槽1內(nèi)，其外觀如圖所示，其中S1為總線終端器選擇開(kāi)關(guān),總線終端器可以防止總線電纜端的信號(hào)反射，如果模塊是網(wǎng)絡(luò)中的最后一個(gè)模塊或是第一個(gè)模塊，總線終端器必須設(shè)置為ON ，當(dāng)使用PROFIBUS 帶內(nèi)置終端器的D-sub 連接器時(shí)，必須斷開(kāi) RPBA-01終端器；S2為DP地址十位,S3為DP地址個(gè)位，如地址為26，則S2撥到2，S3撥到6，在操作時(shí)，可以改變節(jié)點(diǎn)的地址，但是模塊必須重新初始化才能使改變生效。

3 通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)
    1）PROFIBUS 是一種開(kāi)放式串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在各類自動(dòng)化元件之間互相交換。 PROFIBUS 主要有三種類型：PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification，現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范）, PROFIBUS-DP （DecentralisedPeriphery，分布式外設(shè)） 和PROFIBUS-PA （Process Automation, 過(guò)程自動(dòng)化）。RPBA-01 PROFIBUS-DP 適配器模只支持PROFIBUS-DP 協(xié)議；。Profibus-DP通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)電報(bào)結(jié)構(gòu)分為協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和協(xié)議層。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即PPO包括參數(shù)值PKW及過(guò)程數(shù)據(jù)PZD。參數(shù)值PKW是變頻器運(yùn)行時(shí)要定義的一些功能碼如正反轉(zhuǎn)命令源，給定值的命令源等;過(guò)程數(shù)據(jù)PZD是變頻器運(yùn)行過(guò)程中要輸入/輸出的一些數(shù)據(jù)值，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。Profibus-DP共有5種類型的網(wǎng)絡(luò)PPO，其格式如下圖所示，其中：ID-參數(shù)識(shí)別 IND-數(shù)組索引號(hào) VALUE-參數(shù)值 CW-控制字 SW-狀態(tài)字 REF-給定值 ACT-實(shí)際值 PZD-過(guò)程數(shù)據(jù) DW-數(shù)據(jù)字。

    2）總線的物理傳輸媒介是雙絞型電纜（符合RS-485 標(biāo)準(zhǔn)）?？偩€電纜的最大長(zhǎng)度在100～1200 米范圍內(nèi)，具體長(zhǎng)度取決于所選的傳輸速率。最多可以有31 個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到同一個(gè)PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)段上，并且不需要使用中繼器。如果使用中繼器，連接到網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)（ 包括中繼器和主機(jī)站） 可以增加到127個(gè)。
    3）通訊協(xié)議設(shè)計(jì)為主/從方式，S7-300 PLC作為主站，變頻器作為從站，主站向變頻器傳送控制指令，同時(shí)接受變頻器反饋的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)。變頻器與RPBA-01通訊適配器模塊相連，接入Profibus-DP網(wǎng)中作為從站，接受從主站SIMATIC S7-315-2DP來(lái)的控制。RPBA-01通訊適配器模塊將從Profibus-DP網(wǎng)中接收到的過(guò)程數(shù)據(jù)存入雙向RAM中，變頻器將RAM中的數(shù)據(jù)寫入控制字、設(shè)定值或讀出實(shí)際值、診斷信息等參量，從而使變頻器能夠按照計(jì)算機(jī)指令運(yùn)行。
4 STEP7項(xiàng)目系統(tǒng)組態(tài)及通訊編程
    1） 使用STEP7V5.4組態(tài)軟件，進(jìn)入Hardware Configure，將RPBA-01的GSD（設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)）文件導(dǎo)入STEP7的編程環(huán)境中，點(diǎn)擊options——install GSD file 將ABB變頻器的GSD文件導(dǎo)入STEP7中，如圖1所示，導(dǎo)入成功后如圖2所示，GSD文件可從www.profibus.com或從ABB網(wǎng)站下載，文件名為ABB_0812.GSD。

    2） 選定S7-315-2DP為主站系統(tǒng)，默認(rèn)地址為2，將ABB的RPBA-01組態(tài)到S7-315-2DP為主站的DP網(wǎng)上，并選定使用的PPO類型，本文使用PPO4，設(shè)定站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址為4，如下圖所示,然后編譯存盤。

    3）PLC主機(jī)從從站讀取輸入信息并把輸出信息反送給從站，因此在PLC主程序OB1中調(diào)用兩個(gè)系統(tǒng)功能塊SFC14和SFC15來(lái)讀寫這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)到變頻器的通信控制，并在PLC程序中建立一個(gè)數(shù)據(jù)塊DB10，用于變頻器的數(shù)據(jù)通信，如圖所示,到此程序設(shè)計(jì)部分全部完成，可以通過(guò)控制字來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)設(shè)備的控制。

5 變頻器運(yùn)行設(shè)置
      通訊電纜聯(lián)接后，啟動(dòng)變頻器，完成對(duì)變頻器通訊參數(shù)的設(shè)置，如下圖所示。

6  結(jié)束語(yǔ)
      這樣，ABB變頻器與S7-300PLC的連接已經(jīng)基本建立，可以通過(guò)編寫程序通過(guò)PLC來(lái)控制變頻器的啟、停、速度給定等各項(xiàng)功能，來(lái)滿足工藝要求。同時(shí)也可以讀取變頻器數(shù)據(jù)通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行顯示，達(dá)到在線監(jiān)視和診斷的目的，變頻器控制系統(tǒng)采用了Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式后，不但整個(gè)系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，而且可根據(jù)工藝需要進(jìn)行靈活的功能修改。
參考文獻(xiàn)
[1] ABB電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司, PROFIBUS-DP 適配器模塊RPBA-01用戶手冊(cè)。
[2] ABB電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司, ACS800固件手冊(cè) ACS800標(biāo)準(zhǔn)控制程序7.X。
[3] 西門子 STEP7編程手冊(cè)