PLC 与交流变频器通讯的实现 你可以参考这边文章试试看
张素文，贺凯歌
武汉理工大学自动化学院，武汉 (430070)
E-mail：kaige.2002@163.com
摘 要：构建了由工控机、PLC、变频器组成的基于Profibus-DP 总线的控制系统，详细的
分析了变频器通讯前的参数设置及Profibus-DP 通讯协议， 并给出了程序源代码.
关键词：交流变频器；PROFIBUS-DP；PLC；通讯协议；FR-A740
0 引言
变频器由于其应用简便和性能可靠，已成为工业传动装置中首选的电机控制器，现代变频器采用微计算机数字控制技术构成，并提供了标准的工业通讯接口和内置协议（如PROFIBUS、CClink 等），为变频器的远程监控提供了必要的基础。PROFIBUS-DP 做为现场总线PROFIBUS 标准中一种，是一种高速（数据传输率为9.6kb/s～12Mb/s）、经济、可靠的现场级网络，已经在工业控制得到了广泛的应用。本文以三菱公司的FR-A740 变频器为基础，研究了SIMENZ S7-300 PLC 与FR-A740在PROFIBUS-DP 网络中通讯的实现，它在笔者所参与的胎面挤出生产线中得到了实践论证。为后续建立变频器的集中监控打下了基础。
1 基于PROFIBUS-DP 控制系统结构的构建
FR-A740 与PROFIBUS-DP 网络的连接是通过安装A7NP 通讯卡来实现的，其典型配置如图1 所示，我们可以把系统分为三层结构，分别为监控层、控制层、执行层。IPC 作为监控层，采用MCGS 组态软件，用于对系统进行监控，PLC 做为控制层，它作为工控机与变频器之间的桥梁，一方面，它对变频器进行控制，另一方面将生产线上信息（如变频器的速度、报警等）传达给工控机，其中IPC 与PLC 采用MPI（Multipoint Interface）。变频器作为执行层，将PLC 下达的指令执行，实现对电机的控制。
2 变频器数据通讯的实现
2.1 参数设置
在进行设备通讯之前，必须对变频器的相关参数进行设置，首先在A7NP 卡上设置网络节点地址，必须要与STEP 7 硬件组态中设置的地址完全一致，这个设置主要通过A7NP 上SW3,SW1 两个旋钮开关来调节的，另外其他主要参数设置如表1 所示 ，它们是在FR-A740的操作面板设置的。
2.2 PROFIBUS 通讯协议
对于调速驱动装置，根据变速驱动行规，在周期型通道中传输的数据结构被定义为参数过程数据对象PP0(Parameter Process Object) [2]。这个通道经常被称为标准通道，其中包含有用的用户数据。可用的数据结构分为两个部分且能用报文分别传送：过程通道PZD 部分、参数通道PKW 部分，具体的协议报文结构如图2 所示。
变速驱动行规对PPO 的结构、长度作了更具体的规定，常用的参数过程数据对象PPO一共有5 种类型，按照可用数据有无参数通道及过程通道的数据字的多少来划分：（1）可用数据有数据区而无参数区，有两字或六个字的过程数据，如PPO3 和PP04。（2）可用数据有参数区和数据区，且有两个字、六个字或是个字的过程数据，如PPO1、PPO2、PPO5。常用的PPO 类型如表2 所示。选用那种类型的PP0，取决于在硬件组态中的设置。过程数据在传动系统中总是以最高优先级进行传送和处理，它主要传送传动装置的状态信息和控制信息。参数数据运行存取传动系统的所有参数。因而，它能够在不影响过程数据传输性能的情况下，从上一级系统调用参数值、诊断值、故障信号等。
PKW 区说明参数数值（PKW）的数据接口处理方式。PKW 接口并非物理意义的接口，而是一种通讯机理。这一机理确定了参数在两个通讯伙伴之间(如PLC 和变频器之间)的传输方式。PKW 参数区一般包含4 个字。前两个字（PKE 和IND）的信息是关于主站请求任务（任务识别标记ID）和从站应答响应（应答识别标记ID）的报文。PKW 的后两个字（PWE1和PWE2）用来读写具体的参数数值。
PKW 参数通道的第一个字是参数标识符PKE。位0 到10（PNU）包括所请求的参数号，它决定所要执行的参数读写任务访问的是数组参数中的哪一个元素。位11（SPM）是用来参数变更报告的触发位。位12 到位15（AK）包括任务标识ID 和应答标识ID.
PKW 参数通道的第二个字变址IND 的位12 到15 位是参数号PNU 的扩展页号，它和参数标识符基本参数号PNU 共同产生完整的传动装置参数号。变址IND 的0 到7 位为带数组的参数寻址提供数组下标，决定访问数组参数的哪一个元素。
第三和第四字为参数数值（PWE）。参数值总是以双字来传送，在PPO 报文中，一次只能传送一个参数值，由PWE1(高位字)和PWE2（低位字）共同组成一个32 位参数数值。当用PWE2 传送一个16 位参数值，必须在DP 主站中设置高位字PWE1 为零。
利用PKW 参数通道修改驱动装置参数必须遵守以下规则：（1）一个任务或一个应答仅能涉及一个参数。（2）主站必须重复地发送任务报文直到从从站那里得到相应的应答报文。主站通过对应答识别ID、参数号、变址下标和参数值的处理识别任务的应答。（3）完成的任务必须送出一个报文，对于应答也一样。（4）在应答报文中重复的实际值总是当前的最新值。（5）如果在周期工作中不需要PKW 参数通道的信息而只需要PZD 过程通道的信息，则任务ID 被发布为“无任务（用0 表示）”。
过程通道PZD 区是为监测和控制调速驱动装置而设计的，在DP 主站和从站中收到的PZD 报文总是以最高的优先级处理，即处理PZD 过程通道的优先级高于处理参数通道PKW的优先级，而且PZD 过程通道总是传送调速驱动装置上当前最新的有效数据。通常DP 主站给传动装置的任务报文中，第一个PZD 字为控制字，第二个字为主设定值；传动装置给DP 主站的响应报文中，第一个PZD 字为状态字，第二个字为主实际值。
本文中FR-A740 采用PP03 的数据传输结构，即使用过程通道（PZD）控制和监测变频器的工作，而没有使用参数通道（PKW）修改变频器的内部参数。PP03 的数据结构如表3所示
主板短路解决：
根据描述的现象分析应该是电源开关或Reset键有问题?把那些插头都给拔了下来再用金属片短路主板上开关插针，还是没有动静。再把电源给拆下来换上笔者的好电源，可是故障依旧。
把主板从机箱里拆了出来，卸下内存和CPU，使用“主板诊断卡”来诊断。把“诊断卡”插在主板扩展槽上给主板通电，“诊断卡”上没有任何反应。决定对主板进行强制上电，在电源主插头上有卡扣的那面有根绿色的线(有的是灰色的)，将它与旁边的黑色的线短接起来电源就被启动了。在主板背面找到绿线连接着的那根插针，用镊子把它和旁边的连接黑线的那根插针短接在一起，在电源接通的一瞬间“诊断卡”上的电源指示灯闪了一下，看来是主板某处短路而使电源保护装置动作。
可是主板这么大，元件又这么多从何查起呢?既然有短路存在，那么它的上一级就应该会发热，不停地快速连接那两根插针，几十次过后开始触摸主板上靠近电源插头附近的元器件，发现CET CEB6030L这个管子热得烫手，看来要么是它坏了要么是它附近元件有短路。用烙铁把它拆下来用万用表一量发现它是好的。像CET CEB6030L这样的管子在CPU插座附近共有两个，看样子是组成对管对CPU的供电起调整作用。顺着走线向下又找到了HIP6018BCB这个小集成块，如果它烧毁短路那么CET CEB6030L势必要发热。用烙铁和吸锡器废了九牛二虎之力把这个集成块给拆了下来，再对主板通电时发现主板可以上电了，CET CEB6030L也不热了，看来HIP6018BCB这个集成块真坏了。
买了一块相同型号的废板。拆下废板上的HIP6018BCB给朋友的主板焊上去，再对主板通电，这时“诊断卡”上的电源指示灯显示一切正常。装上CPU和内存后按下电源开关，“诊断卡”上数码管的数字开始跳动，从“C1”走到 “03”再到“05”又回到“C1”由此开始循环起来，看来主板还不止一个故障。
翻开“诊断卡”的说明书，上面说“如果不断重复制造测试1至5，可获得8042控制状态”。查找到“8042 控制状态”方面的资料，都说得都很含糊，大意是和输入输出这方面有关系。在主板上控制输入输出的IC芯片为WinbondW83977EF-AW。主板通电好长时间而它一点也不热，这么大的一个集成块会坏吗?有点把握不准，不过还是决定换一个试试。拆这个集成块靠笔者的电烙铁和吸锡器已无能为力了，于是到做手机维修的朋友那里，在他的850热风焊台上将芯片拆下，再将废板上的芯片焊上去。笔者再次把CPU和内存都装上，再接上键盘、显示器，打开电源开关，启动后顺利进入系统，运行程序也正常了。
经验总结：主板短路故障也是可以自行维修的，仅需要基本的电工知识和简单的设备(例如 “主板诊断卡”)。虽然保持电脑机箱内部的清洁是很有必要的，但建议大家在清扫电脑机箱的时候就不要轻易将主板拆下清洗。如果只是除尘，建议可以用小毛刷轻扫再把灰吹出来，有条件的可以用手持式吸尘器清洁，免得惹来不必要的麻烦。
