1 引言
随着现代生产工艺的飞速发展，现场对传动设备的快速性、连续性、系统性的使用要求越来越高。单台变频器的独立运行的模式已经不能满足要求，多台成组系统运行成为最大特点。所有的本地柜前操作已经发展为计算机集中远程自动控制模式。这些特点都建立在计算机、plc、传动装置间的数据通讯的基础上。以此来实现现场设备的运行状态监控和控制命令的下达。现场总线的发明和应用为实现上述功能提供了技术保证。现在使用较为广泛的现场总线有:profibus、canbus、modbus、devicenet、lonworks等。本文重点介绍以profibus 现场总线为基础的西门子 simatic s7 plc和6es70系列变频器间的通讯技术。
2 profibus现场总线概述
profibus是一种应用较为广泛的现场总线，其总线标准是国际总线标准ie61158的重要组成部分。是一种开放式系统，令牌结构，以互联网（open system interconnection-sio）作为参考模型。有3个兼容部分组成部分即profibus- dp（decentralized periphery）， profibus-pa（process automation），profibus- fms（fieldbus message specification）。其中dp是一种高速低成本通讯，用于设备级控制系统与分散式i/o的通讯。采用rs485数据接口，传输介质用光纤或双绞电缆，传输波特率从（9.6k～12m）bps，传输距离可以通过repeter进行扩展，每个dp网上可以同时配置122个从站，是一种功能强大的现场总线。下面介绍的plc和变频器间的通讯也是基于profibus-dp技术进行的。
3 profibus-dp的数据通讯格式
传动装置通过profibus-dp网与主站plc的接口是经过通讯模块cbp板来实现的，带有dp口的s7-300和400 plc也可以通过cpu上的dp口来实现。采用rs485接口及支持（9.6k～12m）bps波特率数据传输（数据传输的结构如图1所示），其中数据的报文头尾主要是来规定数据的功能码、传输长度、奇偶校验、发送应答等内容，主从站之间的数据读写的过程（如图2所示）核心的部分是参数接口（简称pkw）和过程数据（简称pzd），pkw和pzd共有五种结构形式即:ppo1、ppo2、ppo3、ppo4、ppo5，其传输的字节长度及结构形式各不相同。在plc 和变频器通讯方式配置时要对ppo进行选择，每一种类型的结构形式如下。
图1 数据传输的结构
图2 主从站间数据读写过程
ppo1 4 pkw + 2 pzd （共有6个字组成）
ppo2 4 pkw + 6 pzd （共有10个字组成）
ppo3 2 pzd （共有2个字组成）
ppo4 6 pzd （共有6个字组成）
ppo5 4 pkw+10 pzd （共有14个字组成）
参数接口（pkw）:参数id号（pke）、变址数（ind）、参数值（pwe）三部分组成。过程数据接口（pzd）:控制字（stw）、状态字（zsw）、主给定（main setpoint ），实际反馈值（main actual value） 等组成，另外要了解掌握控制字和状态字每一位的具体含义，并熟悉西门子变频器参数的具体应用，在通讯参数设置时需要具体定义。
4 实现通讯的软硬件要求和参数设置
（1） 硬件要求
·133mhz以上且内存不小于16mb的编程器。
·西门子s7-300/400系列plc，ram不小于12kb，并带有profibus-dp接口，或是s7-400（ram不小于12kb）配cp443-5的通讯板。
·带有cbp通讯模块和带有cu2/sc的vc板的变频器
（2） 软件要求
·win 95或win nt（v4.0以上）
·step7（v3.0以上）
·安装dva-s7-sps7
（3） 通讯设置基本步骤
·设置传动参数
· plc硬件配置
·创建数据块
·编写通讯程序
· 系统调试
（4） 传动参数的设置
·p053 = 3 参数使能
·p090 = 1 cbp板在2#槽
·p918 = 3 从站地址
·p554.1=3001 控制字pzd1
·p443.1=3002 主给定pzd2
·p694.1=968 状态子pzd1
·p694.2=218 实际值pzd2
5 plc与传动变频器通讯程序
要实现通讯功能，正确的程序编写是非常重要的，下面将以西门子的s7-416 plc和6se70变频器为例来介绍通讯的程序编写。
（1） 基本配置和定义
基本配置如图3所示:
图3 基本配置界面
主站master为cpu-416-2dp
从站slave为6se70传动装置，profibus地址是3
输入地址: iw 256 （ 2 words pzd）;
输出地址: qw256 （2 words pzd ）;
ppo类型: 3; 总线接口: rs485。
（2） 使用的功能块
ob1 main cycle 主循环
sfc14 dprd-dat 读数据系统功能块
sfc 15 dpwr-dat 写数据系统功能块
db100 数据存取 （dbw0 –dbw4是读出，
dbw5-dbw8是写入）
mw200 mw210 通讯状态显示
（3） 简单程序编写（如图4）
图4 程序编写界面
ob1
network1: 读出数据
call sfc 14
laddr w#16#100
ret-val mw200
record p#db100.dbx0.0 byte 4
network2: 显示数据
l db100.dbw 0
t mw50
nop 0
network3: 写入数据
l w#16#efff
t db100.dbw 5
network4: 发送数据
call sfc 15
laddr w#16#100
record p#db100.dbx5.0 byte 4
ret-val mw210
把程序存储编译下装，检查传动装置的参数设置后，即可上电进行调试。
6 结束语
通过上述介绍，我们可以以profibus-dp总线为基础通过网络配置和参数设定来建立plc和传动装置之间的通讯，并通过参数的变化来实现对装置的启停控制，快慢调速等功能。借助于编程器可plc在线查看从装置读取上来的状态和实际反馈值，在装置pmu上也可查看主给定。通讯技术的实现了自动化的更加广泛应用。
参考文献
[1] 阳宪惠. 现场总线技术及其应用. 北京:清华大学出版社,2002
[2] 周 明. 现场总线控制系统. 北京:中国电力出版社,2002
[3] 唐济扬. 现场总线profibus系统集成与产品开发
[4] siemens. drives communication for simatic s7
作者简介
赵世伟 电气工程师 目前从事设备维护工作。