Profibus是目前工控系統中最成功的現場總線之一，得到了廣泛的應用。它不依賴於生產廠家的限制，是開放式的現場總線，各種各樣的自動化設備均可通過同樣的接口協議進行信息交換。本文講述了西門子PLC（S7-300）與ABB變頻器（ABB-ACS800系列）之間的網絡通訊，給出了具體實現的通訊協議、實現時要解決的關鍵技術問題和解決思路，以及部分實現代碼示例。
1 引言
Profibus-DP（Distributed I/O System-分佈式I/O系統）是一種經過優化的模塊，有較高的數據傳輸率，適用於系統和外部設備之間的通信，遠程I/O系統尤為合適。適用於對時間要求苛刻的自動化控制系統中。Profibus-DP現場總線系統可使許多現場設備（如PLC、智能變送器、變頻器）在同一總線進行雙向多信息數字通訊，因此可方便地使用不同廠家生產的控制測量系統相互連接成通訊網絡。通過Profibus-DP過程現場總線通訊技術的這一特點，本文分別採用西門子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS800變頻器實現網絡通訊，完成通過網絡控制傳動設備。
2 系統配置
1）該系統以西門子公司的SIMATIC S7-315-2DP作為主站，ABB公司的變頻器ABB-ACS800為從站，實現全數字交流調速系統在Profibus-DP網中的通訊及控制。附圖為該系統的Profibus-DP網的網絡配置圖。
2）編程軟件為STEP7 V5.4軟件，用於對S7-300 PLC編程和對Profibus-DP網進行組態和通訊配置,計算機與PLC通訊採用Profibus-DP通訊方式。
3）RPBA-01為與變頻器配套的通訊適配器,插在ABB變頻器的插槽1內，其外觀如圖所示，其中S1為總線終端器選擇開關,總線終端器可以防止總線電纜端的信號反射，如果模塊是網絡中的最後一個模塊或是第一個模塊，總線終端器必須設置為ON ，當使用PROFIBUS 帶內置終端器的D-sub 連接器時，必須斷開 RPBA-01終端器；S2為DP地址十位,S3為DP地址個位，如地址為26，則S2撥到2，S3撥到6，在操作時，可以改變節點的地址，但是模塊必須重新初始化才能使改變生效。
3 通訊協議的設計
1）PROFIBUS 是一種開放式串行通訊標準，該標準可以實現數據在各類自動化元件之間互相交換。 PROFIBUS 主要有三種類型：PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification，現場總線信息規範）, PROFIBUS-DP （DecentralisedPeriphery，分佈式外設） 和PROFIBUS-PA （Process Automation, 過程自動化）。RPBA-01 PROFIBUS-DP 適配器模只支持PROFIBUS-DP 協議；。Profibus-DP通訊協議的數據電報結構分為協議頭、網絡數據和協議層。網絡數據即PPO包括參數值PKW及過程數據PZD。參數值PKW是變頻器運行時要定義的一些功能碼如正反轉命令源，給定值的命令源等;過程數據PZD是變頻器運行過程中要輸入/輸出的一些數據值，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。Profibus-DP共有5種類型的網絡PPO，其格式如下圖所示，其中：ID-參數識別 IND-數組索引號 VALUE-參數值 CW-控制字 SW-狀態字 REF-給定值 ACT-實際值 PZD-過程數據 DW-數據字。
2）總線的物理傳輸媒介是雙絞型電纜（符合RS-485 標準）。總線電纜的最大長度在100～1200 米範圍內，具體長度取決於所選的傳輸速率。最多可以有31 個節點連接到同一個PROFIBUS 網絡段上，並且不需要使用中繼器。如果使用中繼器，連接到網絡上的節點數（ 包括中繼器和主機站） 可以增加到127個。
3）通訊協議設計為主/從方式，S7-300 PLC作為主站，變頻器作為從站，主站向變頻器傳送控制指令，同時接受變頻器反饋的運行狀態及運行參數。變頻器與RPBA-01通訊適配器模塊相連，接入Profibus-DP網中作為從站，接受從主站SIMATIC S7-315-2DP來的控制。RPBA-01通訊適配器模塊將從Profibus-DP網中接收到的過程數據存入雙向RAM中，變頻器將RAM中的數據寫入控制字、設定值或讀出實際值、診斷信息等參量，從而使變頻器能夠按照計算機指令運行。
4 STEP7項目系統組態及通訊編程
1） 使用STEP7V5.4組態軟件，進入Hardware Configure，將RPBA-01的GSD（設備數據庫）文件導入STEP7的編程環境中，點擊options——install GSD file 將ABB變頻器的GSD文件導入STEP7中，如圖1所示，導入成功後如圖2所示，GSD文件可從http://www.profibus.com/或從ABB網站下載，文件名為ABB_0812.GSD。
2） 選定S7-315-2DP為主站系統，默認地址為2，將ABB的RPBA-01組態到S7-315-2DP為主站的DP網上，並選定使用的PPO類型，本文使用PPO4，設定站點網絡地址為4，如下圖所示,然後編譯存盤。
3）PLC主機從從站讀取輸入信息並把輸出信息反送給從站，因此在PLC主程序OB1中調用兩個系統功能塊SFC14和SFC15來讀寫這些數據，實現到變頻器的通信控制，並在PLC程序中建立一個數據塊DB10，用於變頻器的數據通信，如圖所示,到此程序設計部分全部完成，可以通過控制字來實現傳動設備的控制。
5 變頻器運行設置
通訊電纜聯接後，啟動變頻器，完成對變頻器通訊參數的設置，如下圖所示。
6 結束語
這樣，ABB變頻器與S7-300PLC的連接已經基本建立，可以通過編寫程序通過PLC來控制變頻器的啟、停、速度給定等各項功能，來滿足工藝要求。同時也可以讀取變頻器數據通過上位機進行顯示，達到在線監視和診斷的目的，變頻器控制系統採用了Profibus-DP現場總線控制模式後，不但整個系統可靠性強，操作簡便，而且可根據工藝需要進行靈活的功能修改。
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