Profibus与Danfoss变频器通讯

基于PROFIBUS―DP总线的Danfoss变频器应用

The Control of Frequency converters-Danfoss Based on Profibus-DP

一、概述

PROFIBUS―DP是一种坚固耐用、功能强大、开放性好的通讯总线,主要用于与现场设备的连接并快速、循环地进行数据交换。除此之外还具有如下优点：•符合现代控制思想——集散控制，从而提高系统的实时性和可靠性；

•通过PROFIBUS―DP总线不但能够将不同生产厂商的控制元件（带DP口）连接起来，形成一个兼容、完善的控制系统，而且有利于提高系统的灵活性和可移植性；

•由于PROFIBUS―DP总线的使用，烟厂根据需要能够很方便地组建信息化管理网络。

所以，PROFIBUS―DP总线深受设计者和用户的欢迎。

Danfoss变频器是由丹佛斯公司生产的、广泛使用的一种变频调速产品。由于其采用了崭新的VVC PLUS控制原理，在整个速度范围内能承受极大的负载冲击，同时对参数的变化能做出快速的反应，另外它还具有体积小（书本式设计）、操作简单等优点。本文主要针对采用PROFIBUS—DP总线如何来实现Danfoss变频器的控制，以达到与上、下游机速度相匹配。此控制在烟机生产线产品中具有一定的典型性，可不加修改地进行移植复用。

二、硬件电路

下面的硬件电路是某卷烟厂制丝线PROFIBUS―DP总线的一部分，现拿来用以说明基于PROFIBUS―DP总线的Danfoss变频器应用。

图1 硬件电路示意图

(1) 当系统满足某些条件时：PLC →通过PROFIBUS―DP总线控制电机的启停、运

行速度；

(2) 通过PROFIBUS―DP总线，变频器向PLC反馈电机M运行的状态信息，如:电机

运行速度、电机扭矩等。

三、变频器参数设置

带DP接口的Danfoss变频器除了参数组0～参数组6的设置外,还必须针对PROFIBUS―DP总线通讯进行如下参数的设置:

(1)512报文结构（TELEGRAM PROFILE）：DANFOSS [1]

Danfoss变频器(带DP接口)与PROFIBUS―DP总线通讯有两种控制字结构可供选择：PROFIDRIVE[1]和DANFOSS[1],其中PROFIDRIVE为国际标准, DANFOSS[1]为丹佛斯标准。在此选择丹佛斯标准进行介绍。

(2)800 PROTOCOL SELECT:PROFIBUS DP [1]

本系统作为DP Master站故变频器800参数设置为PROFIBUS DP [1],遵从EN50170国际标准。

(3)801 BAUD RATE SELECET:12000 Kbaud [2]

此为通讯时数据传输速度(波特率) 。

(4)805 BIT 10 FUNCTION:BIT 10=1→CTW ACTIVE [2]

可编程控制器(PLC)通过总线采用控制字(CTW)对变频器进行实时控制:传输启/停信号、电机运行设定值等信息。同时变频器将运行时的状态信息采用状态字(STW)的形式通过总线反馈给可编程控制器(PLC) 。据此应将控制字(CTW)激活,进行上述设置。

(5)904 PPO TYPE SELECT:PPO TYPE 4[2]

PLC与变频器之间的交换信息(CTW/ STW)都是以PPO的形式进行的，PPO是它们之间传输数据的结构形式。有关PPO的说明将在后面的软件编程部分介绍。

另外，在Danfoss变频器DP接口卡上还必须进行如下设置：

·通过开关S1设置终端电阻；

·通过开关S2、S3设置DP Slave站地址（或通过参数918设置）。

四、软件编程

对通讯接口进行编程时，首先应在西门子可编程控制器(CPU414-2DP) STEP 7编程软件中进行硬件配置[3]。

4．1编程硬件配置

硬件配置窗口如下：

图2 硬件配置

(1)安装GSE文件

在西门子可编程控制器(CPU414-2DP) 编程软件STEP 7中打开硬件配置窗口，然后选择option菜单中的Installing new gse子菜单功能，进行Danfoss变频器GSE配置文件(由丹佛斯公司提供)的安装，当安装成功时便可在hardware catalog硬件配置表中找到PROFIBUS-DP元件：Danfoss变频器。

(2) 配置DP Master站

在STEP 7硬件配置窗口的PLC机架上添加处理模块CPU414-2DP，然后双击CPU414-2DP模块的DP单元弹出其属性对话框。在general子菜单中进行PROFIBUS 网络、传输速度、以及站地址的相关设置；在operation mode子菜单中进行DP master 站的设置。当上述设置完成时CPU414-2DP处理模块的DP尾部将出现“”(PROFIBUS―DP总线) 。

(3)配置I/O

在硬件配置窗口中选择PROFIBUS―DP总线“”，当其反黑显示时打开hardware catalog硬件配置表进行Danfoss变频器的DP总线配置。同时必须将变频器的DP通讯设置成PPO 4 WORD CONSIST PCD ，以便与变频器904参数的设置相一致。

最后可选择功能按钮，检测硬件配置是否正确。

4．2 接口通讯

编写出正确的接口程序首先必须对Danfoss变频器(VLT)与Master站(CPU414-2DP)之间的通讯文本结构PPO以及CPU414-2DP处理模块的SFC14和SFC15

有着较深入的了解。

（1）文本结构PPO

Danfoss变频器(VLT)与Master站(CPU414-2DP)之间的通讯是通过PPO来完成的。一方面通过PPO将控制字(CTW) 、速度设定值(MRV)等由Master站传输给Danfoss变频器；另一方面通过PPO将状态字(STW) 、当前输出频率(MAV)等由Danfoss变频器反馈给Master站。Danfoss变频器(VLT)共有5种不同类型的PPO 可供选择，在此主要介绍本例所使用的类型PPO TYPE 4。

PPO 4文本结构

CTW STW MRV

MAV

PCD PCD PCD PCD

1 2 3 4 5 6

•由Master站传输给变频器(VLT)的PPO 4

CTW: 控制字占用第1、2字节；

MRV: 速度设定值占用第3、4字节；

PCD: 过程数据(4个) 占用第5～第12字节主要用来修改变频器参数；

•由变频器(VLT)反馈给Master站的PPO 4

STW: 状态字占用第1、2字节；

MAV: 速度反馈值占用第3、4字节；

PCD: 过程数据(4个) 占用第5～第12字节主要用来反馈变频器状态信息(如:速度、扭矩等)；

（2）通讯模块SFC14和SFC15

西门子CPU414-2DP型PLC通过DP Master站访问DP I/O时可以调用STEP 7中的专用通讯接口模块SFC14和SFC15（也可以直接访问DP I/O端口，但对于挂于DP网上的智能仪表，建议采用采用通讯接口模块SFC14和SFC15访问）。

•SFC14通讯模块主要用来访问分布式输入(模拟量/数字量输入) ，其功能图如下所示:

图3 SFC14通讯模块

参数描述