通过PROFIBUS DP 实现S7-300PLC 与VACON NX系列变频器的通讯

通过PROFIBUS DP实现S7-300PLC与VACON NX系列变频器的通讯作者：美恒自动化（大连）有限公司郝晋松
摘要：现代企业里，利用PROFIBUS—DP组成的工业控制网络，实现了从控制级到现场级通讯的一致。

根据笔者的实践，本文介绍了如何利用SIEMENS S7-300 PLC与V ACON NX 系列变频器通过PROFIBUS DP实现通讯。

关键词：主站从站参数过程数据(PPO)
引言
现场总线PROFIBUS能够满足生产过程中现场级数据的可存取性。

一方面它满足了传感器/执行器领域的通信需求，另一方面又具有单元级领域的所有网络通信功能。

PROFIBUS-DP是一种高速（数据传输速率9.6Kbps/s～12Mbps）、经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求。

PROFIBUS-DP的实时性远高于其他局域网，因而特别适用于工业现场。

为满足今后用户可能提出的要求，故开发通过PROFIBUS DP 实现S7-300PLC与VACON NX系列变频器的通讯。

一、硬件要求：
1、CPU要求带PROFIBUS DP主站/从站接口；
2、VACON NX系列变频器带NXOPTC3/C5可选接口板。

二、变频器硬件电路接线
1、NXOPTC3板
1）、BUS CONNECTOR/总线连接端子：1号端子：总线电缆屏蔽层接线端子；
2号端子：+5V电源；3号端子发送接收端子-正（B）；4号端子发送接
收端子-负（A）；5号端子电源地（0V）。

2）、X1为总线电缆屏蔽层接地跳线器。

共有三种方式：1）、将屏蔽层通过
X1接到变频
器外壳（屏蔽
层接至1号端
子），X1在ON
位置，见左1
图。

2）、将屏
蔽层通过RC
滤波电路接至
变频器外壳。

此时，X1在OFF位置。

3）、直接将屏蔽层接至变频器壳体，见上彩图。

此时，X1可在任意位置。

4）、X6为终端电阻选择跳线器。

如果VACON NX变频器为DP网络
中的最后一个子站，则X6必须设置在ON位置，否则，在OFF
位置。

见左图。

2、NXOPTC5板
1）、BUS CONNECTOR/总线连接端子：1号线：总线电缆屏蔽层接线端子；6号线：+5V电源；3号线：发送接收端子-正（B）；8号线：发送接收端
子-负（A）；5号线：电源地（0V）。

2）、X6为终端电阻选择跳线器。

如果VACON NX变频器为DP网络中的最后
一个子站，则X6必须设置在ON位置，否则，在OFF位置。

3、C3/C5选件板上LED指示灯的意义：
红色LED状态：状态说明：
OFF PROFIBUS通讯正常——主站、从站之间进行数据交换ON PROFIBUS通讯断开或没有开始
——通讯线断开或不正确地连接；
——主站参数设置或硬件配置错误；
——主站不在线或电源关闭。

黄色LED状态：状态说明：
OFF 选件板没有激活
ON 选件板在初始状态，等待从变频器发出的激活命令
快速闪烁（次/秒）选件板激活并在运行状态
——选件板已经准备好进行数据传送
慢速闪烁（次/5秒）选件板已激活，但在故障状态——选件板内部故障
绿色LED状态：状态说明：
OFF 总线模块等待变频器的参数——无外部信息ON 总线模块已激活
——参数接收到模块激活
——模块在等待总线信息
快速闪烁
（次/秒）
模块已激活并开始从总线接收信息
慢速闪烁（次/5秒）模块在故障状态
——在看门沟时间内没有从总线传来的信息——总线断开，连接电缆松动或主站不在线
三、变频器参数调整：
1、在控制面板菜单M3中选择变频器控制位置为FIELDBUS（其他可选项如：I/O、
KEYPAD等;
2、在选件板菜单M7中调整相应选件板的参数，例：
1）、SLAVE ADDRESS/从站地址：6；
2）、BAUD RATE/波特率：187.5Kbaud；
3）、PPO TYPE/参数过程数据形式：PPO4；
4）、OPERATE MODE/操作模式：PROFIDRIVE。

3、参数说明：
1）、SLAVE ADDRESS/从站地址：设置范围 2 (126)
*注：该参数的设置必需与主站CPU的设置一致
2）、BAUD RATE/波特率：
1 - 9.6 kBaud
2 - 19.2 kBaud
3 - 93.75 kBaud
4 - 187.
5 kBaud
5 - 500 kBaud
6 - 1.5 Mbaud
7 - 3 MBaud
8 - 6 Mbaud
9 - 12 Mbaud
10 – AUTOMATIC
3）、PPO TYPE/参数过程数据形式：
1 - PPO1 Parameter, CW/SW, Ref/Act
2 - PPO2 Parameter, CW/SW, Ref/Act, PD1-PD4
3 - PPO3 CW/SW, Ref/Act
4 - PPO4 CW/SW, Ref/Act, PD1-PD4
5 - PPO5 Parameter, CW/SW, Ref/Act, PD1-PD8
*该参数的设置需与主站CPU的设置一致。

下表为NX变频器PPO的定义：（其中，每一格代表一个字节，例如：VALUE
值占用存储器区域为四个字节，即双字；其他参数/过程数据均为双字节，
即单字。

）
下面分别介绍参数域和过程数据域：
a)、Parameter Field/参数域：
ID——参数类型和代码
IND——参数索引（未使用）
VALUE——参数值
ID字节1 ID字节2
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 请求/响应模式代码未用参数号（=VACON 参数ID号）
请求模式：0——无请求
1——读参数值
2——写参数值
响应模式：0——无响应
1——参数值
7——请求被拒绝
b)、Process Data Field/过程数据域
CW——控制字（PLC发送）
如：RUN——047F(十六进制，下同)
STOP1——047E
STOP2——047D
STOP3——047B
RUN DISABLE——0477
注：STOP1和STOP3是一样的，STOP2和RUN DISABLE是一样的。

在电动机频率控制和转速控制只能应用STOP1和STOP3。

SW——状态字（PLC接收）
REF——参考值（PLC发送，单位为最大频率的百分比，如REF=5000表示最大频率的50%。

）
ACT——实际值（PLC接收，单位同上。

）
PD/主站-从站——过程数据，主站写入变频器的设置值。

（NX变频器未应用该功能。

）
PD/从站-主站——过程数据，主站从变频器读出的当前值。

NX变频器设置见下表：
PD1 输出频率（单位：HZ）
PD2 电机速度(单位：rpm)
PD3 电机电流(单位：A)
PD4 电机力矩(%)
PD5 电机电源(%)
PD6 电机电压（单位：V）
PD7 直流单元电压（单位：V）
PD8 当前故障代码
4）、操作模式
1 – PROFIDRIVE 根据协议进行数据传递
2 –BYPASS 过程数据字段的信息传送到请求接口，但未处理。

参数依
照程序设定。

3 – ECHO 主站写出的控制字数据直接回馈到主站的接收字；主站写
出的控制字并不影响到功能板，但功能板实现回应到主站
的接收字；这个参数可在通讯测试时设置。

3、变频器MONITOR参数组内，有PROFIBUS STATUS监控页面，分别代表如下情
况：0——等待主站参数
1——等待主站配置
2——通讯确定
四、S7-300 PLC软、硬件设置及编程
1、软件配置：S7-300软件若要识别VACON NX变频器，需要将VACON变频器提供
的文件复制到STEP7/S7DATA/GSD文件夹内。

2、在硬件配置中，在从站中插入VACON NX变频器（见下图中框1），并在其配置
中选择PPO类型，由STEP7自动指定其输入、输出地址（见下图中框2）。

3、编程示例（变频器过程数据形式为PPO4）：
程序说明：当给出变频器动作指令时（正向指令或反向指令），PLC向变频器控制字写入047F控制字，同时根据不同的挡位要求向变频器
写入频率参考值（分别为：一挡5HZ，二挡15HZ,三挡25HZ,四挡
50HZ）。

当正反向指令都断开时，PLC向变频器控制字写入047E控制字,控制变频器斜坡停止。