摘要：分析现场S7-PLC实现PROFIBUS DP总线控制ABB变频器控制通讯的原理和方法，并通过ABB 的ACS800变频器在使用DP总线控制硬件、参数进行组态，在变频器上要单独安装PROFIBUS DP的设计，组态及通讯的设置。
关键词：现场总线；通讯；变频器；S7-400
随着工业的发展，PLC的应用越来越普及，其中德国西门子公司的s7系列以其使用简单、维护方便、安全可靠、性价比高等优点。而ABB公司在传动领域中处于世界领先地位，特别是ACS800系列变频器用于过程控制和现场通信的总线系统---PROFIBUS，PROFIBUS中的DP总线控制方式主要用于与现场设备的快速、循环数据交换，两家公司的产品通PROFIBUS DP总线进行通讯和控制发挥了PROFIBUS DP总线的通讯优势，是一个性能高、成本低、控制维修方便的组合。
一、PROFIBUS 通讯原理
PROFIBUS 是一种开放式串行通讯标准，该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换。在 PROFIBUS 通讯中，由主机站—— 通常是一个可编程的逻辑控制器 (PLC) ——选择响应主机指令的站点。主机也可以用广播的形式给多个从站点发送命令；在这种情况下，从站不需要给主机发送反馈信号。在 PROFIBUS 网络上，从站之间不能进行通讯。本文重点介绍PROFIBUS DP通讯类型，它是一个分布式 I/O 系统，它能使主机使用大量的外围模块和现场设备。数据传输主要呈周期性：即主机读取来自从机的输入信息，并给从机发出命令指令，是一种参数/过程数据对象以预定的周期进行传送的通讯方式。在周期性通讯中， PROFIBUS DP 协议使用所谓的PPO（Parameter/Process Data Objects, 即：参数/ 过程数据对象。
二、ACS800变频器在使用DP总线控制应用
ABB 的ACS800变频器在使用DP总线控制的时候，硬件、参数都需要进行组态，在变频器上要单独安装PROFIBUS DP 适配器模块RPBA-01，该适配器模块是用于 ABB 变频器的可选现场总线适配器模块之一，安装在变频器的电机控制板上的一个可选插槽上（ACS800 为SLOT1槽）。通过该模块，可以将变频器连接到一个 PROFIBUS 网络上，在PROFIBUS 网络上，每台变频器装置当成从站设备。
通过 RPBA-01 PROFIBUS DP 适配器模块可以实现：
• 向变频器发出控制命令 ( 启动、停止、运行等 )。
• 给变频器发送速度或转矩给定值。
• 向变频器的 PID 调节器发送一个过程实际值或一个过程给定值。
• 从变频器中读取状态信号和实际值。
• 改变变频器参数设定数值。
• 对变频器进行故障复位等。
三 对从站-----ACS800变频器的参数进行配置实例
该例子是用一台S7-400PLC通过PROFIBUS DP总线来控制一台ACS800变频器的运行和停止，变频器从站地址为5。
1.变频器上电。
2.激活变频器与适配器模块进行通讯的参数，即设置变频器参数98.02 （COMM. MODULE LINK） 为 FIELDBUS ，同时参数98.07 （COMM PROFILE ）设置为 ABB DRIVES 或者 GENERIC (取决于PLC 硬件配置，本例设置为ABB DRIVES)。
3.如果配置正确，参数51 组将会在变频器参数列表显现，同时它也会带有显示总线配置状态的参数。
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4.如果通过软件设置从站地址，由变频器参数51.02 NODE ADDRESS 来设置需要的站点号。
5.速度/频率给定数据的标定。给定值是一个16 位字，包含1 个符号位和15 个整数位。负的给定值（表示反向旋转）以二进制的补码形式表示。变频器操作方式在Vendor Specific •模式下，从主机接收的给定信号的整数比例换算取决于传动单元。关于给定值的有效控制源和比例换算因子，请参考相关的编程手册。变频器操作方式在 PROFIdrive 模式下，速度给定(REF) 符合 0 ~" 电机额定速度"与十六进制数 0h ~ 4000h 比例对应。
6.如果使用REF1 ，给定值 ±20000 ( 十进制) 对应着参数11.05(EXT REF1 MAXIMUM) 设定的速度或者频率的正反两个方向。如果使用 REF2 ， 依据传动的型号和/ 或选择的不同应用宏，限幅值11.08 (EXT REF2 MAXIMUM) 对应着 ±20000 或者±10000。通过总线能传输的16-bit 十进制最大值与最小值分别对应的为-32768 和 32767 。
四 对主站PLC S7-400的配置
1、主站进行配置时需要安装一个“GSD”文件，它是一个ASCII 格式的设备描述文件。在硬件组态时要用到它，ACS800变频器的GSD文件名是“ABB_0812.GSD”。
2、安装 RPBA-01 GSD 文件 ( 也就是 ABB_0812.GSD)。
运行SIMATIC Manager打开一个S7程序，再打开硬件组态窗口，如图三，从下拉菜单“Options”选中“Install New GSD File”，然后按照提示选中GSD文件所在路径，确定后在打开的窗口中选中ABB_0812.GSD，单击“Install”进行安装。
3、在s7程序的硬件组态中的DP总线上加从站地址为5的ACS800变频器。
在打开的硬件组态图面中用鼠标选中PROFIBUS(1):DP master system,右击鼠标从弹出的菜单中单击“Insert Object”，在弹出的窗口中选中“Additional Field Devices”，又弹出窗口，单击“Drives”, 弹出窗口中单击“ABB Drives RPBA-01”,在弹出的窗口的参数的地址框中，按向下箭头找到并选中“5”确定。
4、设置 PPO 类型，波特率和站点地址。选中总线上为5号站的ACS800从站，在右侧目录窗口内找到“PROFIBUS-DP”→“Additional Field Devices”→“Drives”→ “ABB Drives RPBA-01”，在该目录下找到“PPO Type 2 ”并双击该条目,I/O地址系统可以自动地由系统来分配。
5、对主从站的参数、组态等进行配置完后，就需要编写PLC程序对变频器进行控制了，两者之间主要是通过控制字和状态字进行信息传递和控制的。控制字是现场总线系统控制传动的主要手段，它由主机PLC发送到变频器，适配器模块只是一个中间网关。 变频器根据控制字的位码信息进行状态开关转换，并且通过状态字将状态信息反馈给主机PLC。
结束语
以上阐述了分析了S7-PLC通过PROFIBUS DP总线控制ABB变频器的工作原理和工作特点，对其现场的应用进行了分析研究。从站ABB变频器与主站S7-400进行有效、可靠的信号传输，PROFIBUS-DP网路传输速度高、抗干扰能力强，是一种性能优良的现场总线控制网络。
参考文献：
1 姜建芳 西门子S7-300/400PLC工程应用技术 机械工业出版社 2012年10月第一版 标准书号 ISBN 978-7-111-39420-4.
2 方大千 变频器、软启动器及PLC实用技术手册 化学工业出版社2016-01-01 标准书号 ISBN 978122256188.
论文作者:王德全,耿文昊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/18
标签：变频器论文; 总线论文; 参数论文; 组态论文; 通讯论文; 主机论文; 适配器论文; 《电力设备》2018年第30期论文;