摘要：本文主要介紹了ABBAC500系列PLC通過Profibus-DP現場總線通訊協(xié)議與ACS850系列變頻器進行數據通訊，控制變頻器的啟動、停止，改變變頻器輸出頻率。主要討論了Profibus-DP總線的特點及其在變頻傳動控制系統(tǒng)中的應用，AC500系列PLC的特點及其在CoDeSys編程環(huán)境中通訊程序的編寫，ACS850系列變頻器的參數設置等關鍵技術環(huán)節(jié)。ABB傳動控制系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定，操作簡單，具有較強的指導性和通用性，具有一定的實際意義。

關鍵詞：Profibus-DP現場總線；變頻器；傳動控制；可編程序控制器

TheapplicationofProfibus-DPintheABBdrivecontrolsystem

MENGYan-jing，CUIWen

（SchoolofElectricalandInformationEngineering，ShaanxiUniversityofScience&Technology，Xi’an710021，China）

Abstract:ThispapermainlyintroducedtheABBAC500seriesPLCfordatacommunicationwithACS850seriesinverterthroughtheProfibus-DPfieldbuscommunicationprotocol,controlsthestart,stopandchangetheinverteroutputfrequency.MainlydiscussedtheProfibus-DPfieldbuscharacteristicsanditsapplicationintheDriveControlSystem,thecharacteristicsofAC500seriesPLCandthecommunicationprograminCoDeSysprogrammingenvironment,ACS850seriesinverterparametersettingsandotherkeytechnologyareas.ABBdrivecontrolsystemisreliable,stable,easytooperate,withstrongguidanceandversatility,hasacertainpracticalsignificance.

Keywords:Profibus-DPFieldBus;Inverter;Drivecontrol;ProgrammableLogicController（PLC）

0 前言

PROFIBUS（ProcessFieldbus的縮寫）是由Siemens等公司組織開發(fā)的一種國際化的、開放的、不依賴于設備生產商的現場總線標準。先后成為德國很熱歐洲的現場總線標準（DIN19245和EN50170），并于2000年成為IEC61158國際現場總線標準之一，2001年成為我國的機械行業(yè)標準JB/T10308.3-2001[1]。

PROFIBUS已經廣泛應用與加工制造業(yè)、過程和樓宇自動化，應用范圍非常廣泛。PROFIBUS以其先進的技術和非凡的可靠性代表了當今現場總線的發(fā)展方向。

PROFIBUS根據應用特點分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-PA，PROFIBUS-FMS三個版本，分別用于不同場合。

PROFIBUS-DP：經過優(yōu)化的高速、廉價的通訊連接，專為設備級分散I/O之間通訊設計，使用PROFIBUS-DP模塊可取代價格昂貴的數字或模擬信號線，用于分布式控制系統(tǒng)的高速數據傳輸。

PROFIBUS-PA：專為過程自動化設計，標準的本質安全的通訊服務，實現了IEC1158-2規(guī)定的通訊規(guī)程，用于對安全性要求高的場合及由總線供電的站點。

PROFIBUS-FMS：解決車間級通用性通訊任務，提供大量的通訊服務，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通訊任務[2]。

1 控制系統(tǒng)組成

1.1系統(tǒng)硬件配置

系統(tǒng)采用ABB公司的AC500系列PLC為控制系統(tǒng)核心，AC500PLC與ABB公司的ACS850變頻器通過Profibus-DP現場總線進行通訊，AC500PLC左側通訊底板上需要添加Profibus-DP通訊模塊CM572-DP。變頻器輸出端連接一臺三相異步電動機。如下圖1所示。

圖1傳動系統(tǒng)硬件組成

1.2ABBAC500系列PLC概述

AC500PLC系統(tǒng)由CPU模塊、I/O模塊、通訊模塊和相應的底板模塊組成。整個系統(tǒng)采用了在底板上插入組合模塊的結構，用戶可以快速、方便的對系統(tǒng)硬件的組態(tài)進行擴展、升級、更新和維護[3]。

AC500PLC的CPU模塊可以插在同一塊的CPU底板上，CPU底板上集成了通訊接口和供電電源部分。本系統(tǒng)CPU是PM583-ETH，每個CPU由6部分組成：LCD顯示屏、狀態(tài)顯示LED、診斷功能按鍵、SD卡插槽、電池槽和標簽條。CPU底板配置有RJ45以太網網絡接口，計算機通過普通的以太網線就可以與PLC實時通訊，進行程序的下載和在線監(jiān)控CPU運行狀態(tài)、修改變量值。CPU底板型號為TB541-ETH，可以連接4個通訊模塊，通訊模塊安裝在CPU模塊的左邊，CPU與通訊模塊之間的通訊通過集成在CPU底板上的通訊模塊總線進行，當安裝通訊模塊時，自動建立電氣連接。AC500PLC的CPU模塊如下圖2所示。

圖2AC500CPU模塊

1.3系統(tǒng)硬件組態(tài)

本系統(tǒng)使用的主站通訊模塊型號為CM572-DP，AC500PLC的硬件組態(tài)在軟件PS501ControlBuilderPlus（V2.2.0）中進行，實際的硬件組態(tài)如下圖3所示。ACS850變頻器則要安裝Profibus-DP從站通訊模塊FPBA-01。FPBA-01Profibus-DP適配器模塊是ABB傳動單元的一個可選設備，插在ABBACS850變頻器的插槽3內，它可以將傳動單元連接到一個Profibus-DP網絡。在Profibus-DP網絡上，傳動單元被當成從屬設備?，F場總線通訊模塊FPBA-01要安裝在變頻器SLOT3中，DP線兩端連接到FPBA-01模塊和CM572通訊模塊的串口后將終端電阻打到“ON”的位置。

圖3系統(tǒng)硬件組態(tài)

其中，ABB_Drives_FPBA_01_DP_v0的PPO4的類型與變頻器5104組參數設定要一致；主站地址為0，從站地址為3，波特率為9.6Kbit/s；DP-ModuleI/O映射（雙擊PPO_04）通道Input0的地址%IW1.0、%IW1.1分別為變頻器的控制字和設定速度值，通道Output0的地址%QW1.0、%QW1.1分別為變頻器的狀態(tài)字和實際速度值，如圖4所示。

圖4DP-ModuleI/O映射配置

在DP-ModuleI/O映射之后的變量會成為全局變量。在CoDeSys編程界面，點擊“資源”-“全局變量”，即可看到定義的所有全局變量，如下圖5所示。

圖5全局變量定義

2 PLC通訊程序編寫

AC500系列PLC的控制程序在編程軟件為CoDeSys。CoDeSys是AC500PLC基于windows平臺的編程工具，支持指令表（IL）、機構化文本（ST）、功能圖（FBD）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、連續(xù)功能圖（CFC）等六種編程語言，完全符合IEC61131-3[4]。指令豐富，支持多種數據類型，具有軟件仿真、在線調試及程序檢查等功能，這里使用結構化文本（ST）語言進行編程。實際的變量聲明與程序如下圖6所示。PLC通過Profibus-DP通訊模塊可以直接讀取變頻器的狀態(tài)字并為變頻器寫入控制字，通訊程序簡單易懂。

圖6通訊程序

3 ACS850變頻器及其參數設置

3.1ACS850變頻器概述

ACS850變頻器是ABB工業(yè)傳動為了滿足機械制造商、系統(tǒng)集成商、控制板制造商和各種行業(yè)的最終用戶的生產和性能需要設計的，特別適用于起重機、擠壓機、絞車、輸送機、卷曲機、泵、風機和工業(yè)混合應用。ACS850的特點有：模塊化緊湊型設計，尺寸小、兼容異步電機和永磁同步電機、不同的通訊可選件、一體化的安全力矩中斷功能、變頻器與變頻器接連，D2D通訊方式，等[5]。

3.2ACS850變頻器參數設置

ACS850變頻器與PLC通過Profibus-DP現場總線連接成網絡后，除在CBP軟件中進行硬件組態(tài)、在CoDeSys軟件中編寫控制程序之外，變頻器上也要進行適當的參數設置。除了常用的參數外，基本的通訊參數設置如表1所示。其中99組參數為啟動參數，需要按照異步電機的額定參數設置即可，Profibus-DP通訊需要設置的參數組為50組現場總線、51組總線適配器設置、52組總裁輸入參數、53組總線輸出參數等。

表1ACS850變頻器參數

4結果分析

在CoDeSys軟件中的工具欄中點擊“聯機”-“通訊參數”，設置好PLC的通訊參數，然后點擊“聯機”-“登錄”將編寫好的程序下載到AC500PLC的CPU中，將CPU打到“運行”狀態(tài)，連接好PLC與ACS850變頻器通訊電纜之后，PLC與變頻器即可進行實時的Profibus-DP通訊。可在“運行”界面中為變頻器寫入“起動”、“停止”命令和“速度”值，并且可以監(jiān)視電機實際的反饋值。“CtrWord”表示16位的控制字，通常使用的控制字有：16#47E，表示變頻器準備合閘；16#47F，表示變頻器開始運行。

“SpdSet”表示PLC為變頻器寫入的速度值，即可以通過給“SpdSet”寫入值的方式直接改變變頻器的速度。在監(jiān)控狀態(tài)下給定值±20000（十進制）對應正反兩個方向的電機最大轉速1500RPM（由參數1901設定）。

“StuWord”表示從變頻器反饋的狀態(tài)字，在PLC聯機-登陸的狀態(tài)下可以直接監(jiān)控該值，判斷變頻器實際的工作狀態(tài)。

“ActSpd”表示變頻器實際的速度值，在PLC聯機-登陸的狀態(tài)下可以直接監(jiān)控該值，判斷變頻器實際的運行速度。

經過實驗的測試，PLC與變頻器通訊正常，所編寫的程序簡單、容易掌握，所需的工作量小。經驗證本方法方便并且有效。

5結束語

PLC和變頻器控制系統(tǒng)采用了Profibus-DP現場總線控制形式以后，不但整個系統(tǒng)接線變簡單，而且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，通訊速度快，操作簡單，反饋的信息全面，可以實時掌握變頻器的各種狀態(tài)信息。本系統(tǒng)還可以用于ABBAC500PLC和ACS850變頻器的通訊測試實驗，不需要任何附加的設備即可對ABBPLC和變頻器的通訊功能進行測試，節(jié)省了成本和工作量。具有一定的實際意義，可用于實際工程中。

參考文獻

[1]李正軍.現場總線與工業(yè)以太網及其應用系統(tǒng)設計[M].北京：人民郵電出版社，2006:66-70.

[2]孟彥京.造紙機變頻傳動原理與設計[M].陜西：陜西人民出版社，2002:248-252.

[3]MatthiasSeitz.可編程序控制器應用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009:32-35.

[4]北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司.PS501ControlBuilderPlus_V2.2.0軟件手冊[Z].2012.

[5]北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司.ABBACS850標準控制程序固件手冊（版本B）[Z].2012.

作者簡介：孟彥京（1956-），男，教授，碩士研究生導師，研究方向為電力電子與電力傳動；崔文（1987-），男，碩士研究生，研究方向為電力電子與電力傳動。

聯系方式：崔文；

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