摘要西门子驱动装置 (SIMOVERT MasterDrives VC,MicroMaster 4 以及 SIMOREG DC Master) 具有强大的通讯功能本文档介绍 S7 PLC 与驱动装置用 PROFIBUS DP 协议通讯的基础关键词驱动通讯的组态, 编程和参数设置 Key Wo

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翁司
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1 驱动通讯基础 (Drives Communication) (User Guide) Edition (2006 年 9 月 )

2 摘要西门子驱动装置 (SIMOVERT MasterDrives VC,MicroMaster 4 以及 SIMOREG DC Master) 具有强大的通讯功能本文档介绍 S7 PLC 与驱动装置用 PROFIBUS DP 协议通讯的基础关键词驱动通讯的组态, 编程和参数设置 Key Words Configuration, Programming and Parameter Setting for Drives Communication 网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 2-19

3 驱动通讯基础目录 1. 概述必备条件硬件组态新建项目插入一个 S7-300 主站插入一个 MASTERDRIVE 从站在从站中插入模板查看从站中模板的属性编程参数设置测试 CBP2 的其他选项 MM4 PROFIBUS 模板的选项网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 3-19

4 1. 概述西门子驱动装置 (SIMOVERT MasterDrives VC,MicroMaster 4 以及 SIMOREG DC Master) 除了具有与驱动基本应用有关的功能外, 还具有强大的通讯功能驱动通讯可以分为三种方式 : PROFIBUS DP 协议 USS 协议 SIMOLINK 协议 ( 一般用来代替 Peer to Peer 协议 ) PROFIBUS DP 和 USS 协议属于主 / 从通讯, 需要有 PLC 作为主站, 驱动装置作为从站 USS 协议的主要优点是, 其接口集成在基本装置中, 不需要额外费用 ; 主要缺点是通讯速度慢, 只有基本通讯功能 (PKW+PZD), 最多 31 个从站 PROFIBUS DP 协议的主要优点是, 通讯速度快, 除了基本功能之外还有一些附加功能 ( 例如 : 非循环通讯, 交叉通讯 ), 站点数更多 ; 主要缺点是需要另外购买作为选件的通讯模板 ( 例如 :CBP2 或 PROFIBUS 模板 ) SIMOLINK 协议 ( 代替 Peer to Peer 协议 ) 主要用来实现驱动装置与驱动装置之间的通讯 SIMOLINK 协议也可以是主 / 从通讯, 主站是 S7-400(FM458) 或 SIMADYN D 这里我们主要介绍 S7 PLC 与驱动装置采用 PROFIBUS DP 协议进行通讯采用 PROFIBUS DP 协议通讯时, 既可以利用 STEP7 本身提供的功能, 也可以使用 TIA 软件 Drive ES 本文档只介绍 STEP7 本身提供的功能有关 Drive ES 的功能将根据需要在以后的文档中再做介绍 ( 可以参加西门子自动化与驱动培训中心的培训课程 D2403) 2. 必备条件下面以 S7-300 PLC 与 MasterDrives CUVC 变频器的通讯为例 : 主站 :S7-300 CPU315-2DP 可编程序控制器从站 :MasterDrives CUVC 变频器 + CBP2 通讯模板编程装置 :PC + STEP7 V5.3 + MPI 接口 (MPI Adapter 或 CP5611 卡 ) 装有 STEP7 V5.3 的 PC 机用于 S7 CPU315-2DP 的硬件组态与编程, 通过 MPI 电缆与 CPU315-2DP 的 MPI 接口连接, 用于硬件组态数据及程序的下载 315-2DP 的 DP 接口通过 PROBIBUS 电缆与 CUVC 变频器的 CBP2 上的 DP 接口连接, 用于 S7-300 与变频器的通讯网络连接如图 1 所示网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 4-19

5 SIMATI SIMOVERT 6SE7016- WR 2,2. S M7 1 MPI PROFIBUS DP SIEMEN 图 1:PC 机 CPU315-2DP 与驱动装置的连接 3. 硬件组态 3.1. 新建项目在 SIMATIC Manager 中插入一个新项目, 名称为 Drives_Comm 如图 2 所示 3.2. 插入一个 S7-300 主站在项目名称 Drives_Comm 下插入 SIMATIC 300 Station, 如图 3 所示接下来对该站进行硬件组态 : 从硬件组态目录中依次插入机架电源 CPU, 设置 CPU 上 PROFIBUS DP 接口的网络参数 ( 可采用缺省设置, 即 : 地址 2, 最高地址 126, 波特率 1.5 Mbps, 协议 DP) 如图 4 所示按 OK 键确认后得到主站的组态结果, 如图 5 所示网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 5-19

6 图 2: 新建项目, 名称为 Drives_Comm 图 3: 在项目下插入一个 S7-300 站网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 6-19

7 图 4: 设置 CPU 上 PROFIBUS DP 接口的参数图 5: 主站的组态结果网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 7-19

3.3. 插入一个 MASTERDRIVE 从站在 PROFIBUS(1): DP master system (1) 总线上挂上 MasterDrives 从站从站路径为 :PROFIBUS DP > SIMOVERT > MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 或 MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 MASTERDRIVES/DC

8 3.3. 插入一个 MASTERDRIVE 从站在 PROFIBUS(1): DP master system (1) 总线上挂上 MasterDrives 从站从站路径为 :PROFIBUS DP > SIMOVERT > MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 或 MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 与 MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的区别是, 前者只能按照 PPO 类型选择报文结构 ( 即 CBP 功能 : 循环通讯 ), 后者还能选择更多的报文结构, 以配合 CBP2 的一些扩展功能 (DPV1 功能 ) 关于 CBP2 模板的报文结构参见下面第 7 部分关于 MM4 PROFIBUS 模板的报文结构参见下面第 8 部分选择 MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作为从站, 地址设成 3 如图 6 所示图 6: 选择 MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作为 3 号站网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 8-19

9 3.4. 在从站中插入模板在驱动装置从站中插入类似于 ET200M 从站中的模板, 以确定报文结构将右边窗口硬件目录中 MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD 插入左下窗口中的第一行 (Slot 1) 该选项共占两行意思是 :PPO 类型 3, 即 :0 个字参数数据 ( 又叫 PKW),2 个字过程数据 ( 又叫 PZD) 参数数据用于 PLC 读 / 写变频器的参数, 过程数据用于 PLC 控制和监视生产过程 0 个字参数数据表示 PLC 不能读 / 写驱动装置的参数, 参数数据也不占用 S7 的外设地址 ;2 个字过程数据表示 PLC 和驱动装置交换 2 个字过程数据, 各占用 S7-300 PLC 四个字节的外设地址地址范围是输入字节 , 输出字节如图 7 所示通常 S7 传送到驱动装置的第 1 个字是控制字, 第 2 个字是设定值 ; 驱动装置传送到 S7 的第 1 个字是状态字, 第 2 个字是实际值这是最简单的应用关于 CBP2 模板的其他选项的含义参见下面第 7 部分关于 MM4 PROFIBUS 模板选项的含义参见下面第 8 部分图 7: 驱动装置的输入 / 输出地址网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 9-19

3.5. 查看从站中模板的属性双击左下窗口中的第二行 (Slot 2), 打开其属性如图 8 所示图 8: 驱动装置的输入 / 输出地址的属性属性中给出驱动装置占用 S7-300 PLC 外设地址的情况, 包括 : 输出 / 输入地址, 长度, 单位, 连续性范围这里除了地址之外, 其他属性都是由 PPO3 决定的, 只能读, 不能改写 4.

10 3.5. 查看从站中模板的属性双击左下窗口中的第二行 (Slot 2), 打开其属性如图 8 所示图 8: 驱动装置的输入 / 输出地址的属性属性中给出驱动装置占用 S7-300 PLC 外设地址的情况, 包括 : 输出 / 输入地址, 长度, 单位, 连续性范围这里除了地址之外, 其他属性都是由 PPO3 决定的, 只能读, 不能改写 4. 编程根据前面的组态, 由于输入 / 输出各占四个字节, 可以使用两次 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 由于程序简单, 程序可以直接编写在 OB1 中数据从 MB0 - MB3( 即 : MW0 和 MW2) 写入驱动装置, 从驱动装置读回的数据放入 MB4 - MB7( 即 :MW4 和 MW6) 如图 9 所示网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 10-19

传送到驱动装置的第 1 个字 (MW0) 是控制字 ( 控制指令 ): 当 MW0 = 0000 0100 0000 0000 B = 0400 H 时, 驱动装置处于运行准备状态 ; 当 MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 时, 驱动装置进入运行状态 1) 1) 相应于第 5 部分参数设置,PLC 只控制驱动装置起 / 停若要传送所有指令应设置

11 传送到驱动装置的第 1 个字 (MW0) 是控制字 ( 控制指令 ): 当 MW0 = B = 0400 H 时, 驱动装置处于运行准备状态 ; 当 MW0 = B = 0401 H 时, 驱动装置进入运行状态 1) 1) 相应于第 5 部分参数设置,PLC 只控制驱动装置起 / 停若要传送所有指令应设置 :MW0 = B(9C7E H )<-> 运行准备 MW0 = B(9C7F H )<-> 起动同时设置 :P555~P575 = 3101~3115 传送到驱动装置的第 2 个字 (MW2) 是速度设定值 : 当 MW2 = B = 4000 H= D 时, 相当于 50Hz 图 9:PLC 程序 5. 参数设置在驱动装置侧, 驱动装置应处于可以运行的状态为了实现与 PLC 之间的通讯, 以及从 PLC 接收起 / 停指令和设定值, 向 PLC 传送状态字 ( 驱动装置状态 ) 和实际值, 应如下更改参数 : P = 3( 缺省设置 ) 驱动装置地址 ( 即 : 站号 ) 网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 11-19

P554.01 = 3100 起 / 停指令 (ON/OFF1) P443.01 = 3002 设定值 (Setpoint) P734.01 = 32 状态字 1(Status Word1) P734.02 = 148 实际值 (Actual Value) 参数设置可以通过操作面板 PMU, 也可以通过 DriveMonitor 软件进行 6.

12 P = 3100 起 / 停指令 (ON/OFF1) P = 3002 设定值 (Setpoint) P = 32 状态字 1(Status Word1) P = 148 实际值 (Actual Value) 参数设置可以通过操作面板 PMU, 也可以通过 DriveMonitor 软件进行 6. 测试启动 STEP7 的 Monitor/Modify Variables 功能, 填写变量如图 10 所示图 10: 用监视和修改变量功能控制驱动装置起动和调速当控制字 (Control Word1) 为 W#16#0400 时, 驱动装置应显示 O 009, 表示运行准备状态将控制字从 W#16#0400 改成 W#16#0401 时, 驱动装置起动除了状态字 (Status Word1) 会发生变化外, 速度实际值 (Actual Value) 也会逐渐上升, 上升速度取决于参数 P 的数值, 最后达到 W#16#4000(50Hz) 将控制字改回 W#16#0400 时, 驱动装置首先减速, 减速时间取决于 P 的数值, 然后停止运行网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 12-19

状态字的含义如图 11 所示其中 Bit 2 表示运行状态驱动装置起动后也可以通过更改 MW2 的数值更改速度对应关系如下 : MW2 = 0000 0000 0000 0000 B = 0000 H= 0 D ~ 0Hz MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D ~ 50Hz MW2 为整型,

13 状态字的含义如图 11 所示其中 Bit 2 表示运行状态驱动装置起动后也可以通过更改 MW2 的数值更改速度对应关系如下 : MW2 = B = 0000 H= 0 D ~ 0Hz MW2 = B = 4000 H= D ~ 50Hz MW2 为整型, 数值与频率之间是线性关系负数用补码表示, 对应反转图 11:MasterDrives 驱动装置的状态字的含义 7.CBP2 的其他选项在 3.3. 插入一个 MASTERDRIVES 从站和 3.4. 在从站中插入模板章节中我们看到, 除了 PPO 类型选项外硬件组态目录中还有其他选项如图 12 所示网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 13-19

首先, 我们也可以选择 MASTERDRIVES CBP 和 MASTERDRIVES CBP2 文件夹中的选项 ( 参见图 12) 这两个选项是随着 Drive ES 软件一起安装的, 有关 Drive ES 的功能将根据需要在以后的文档中再做介绍 ( 可以参加西门子自动化与驱动培训中心的培训课程 D2403) 其次,MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1

14 首先, 我们也可以选择 MASTERDRIVES CBP 和 MASTERDRIVES CBP2 文件夹中的选项 ( 参见图 12) 这两个选项是随着 Drive ES 软件一起安装的, 有关 Drive ES 的功能将根据需要在以后的文档中再做介绍 ( 可以参加西门子自动化与驱动培训中心的培训课程 D2403) 其次,MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 中的选项基本包括 MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 中的选项事实上 options 下面的 PPO2 和 PPO5 早已取代了上面的 PPO2 和 PPO5 那么什么是 PPO 呢? PPO = Parameter - Process data - Object, 即参数过程数据对象它规定了 PLC 与驱动装置通讯时报文中有效数据的结构, 符合 PROFIBUS 补充协议 variable-speed drives profile 共有 PPO1 - PPO5 五种类型, 如图 13 所示图 12: 硬件组态目录中 MasterDrives 驱动装置的选项网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 14-19

15 参数数据过程数据 PP PK IND PW PZD PZD PZD PZD PZD PZD PZD PZD PZD PZD1 类型 1 类型 2 类型 3 类型 4 类型 5 PKE: Parameter ID IND: Index (3rd byte), PWE: Parameter value PZD: Process data STW: Control word ZSW: Status word HSW: Main setpoint PPO: Parameter Process data Object 图 13:5 种 PPO 类型在 3.5. 节中我们曾查看过 PPO3 型从站中模板的属性, 所有 PPO 类型从站中模板的连续性范围属性都是一样的, 均为 Total length 由于 PPO3 总共只有 2 个字过程数据 (PZD1 和 PZD2), 所以我们仍然可以用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编写程序 ; 与此相同的还有 PPO1 中的过程数据但如果选择 PPO2 4 5, 过程数据 (PKW) 分别为 6 个 6 个和 10 个, 则需要编写 SFC14/15 对于 PPO1 2 5 中的参数数据 (PKW) 其属性连续性范围也为 Total length, 也需要编写 SFC14/15 SFC14/15 的使用参见 SFC14/15 的在线帮助在图 12 的硬件组态目录中, 各选项含义如下 : 1.Std. Telegram 1: 2/2 PZD: 标准报文 1: 只有过程数据,2 个字输出 /2 个字输入, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 2.Std. Telegram 2: 4/4 PZD: 标准报文 2: 只有过程数据,4 个字输出 /4 个字输入, 用 SFC14/15 编程 ; 3.PCS7 Telegram 352: 6/6 PZD: PCS7 报文 352: 只有过程数据,6 个字输出 /6 个字输入, 用 SFC14/15 编程 ; 网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 15-19

16 4.PKW module: PKW 模板 (4 个字输出 /4 个字输入 ): 用 SFC14/15 编程 ; 5.PPO 1: 4 PKW, 2 PZD: PPO 1,4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;2 个字过程数据, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 6.PPO 2: 4 PKW, 6 PZD: PPO 2,4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;6 个字过程数据, 用 SFC14/ 15 编程 ; 7.PPO 3: 0 PKW, 2 PZD: PPO 3, 没有参数数据,2 个字过程数据, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 8.PPO 4: 0 PKW, 6 PZD: PPO 4, 没有参数数据,6 个字过程数据, 用 SFC14/ 15 编程 ; 9.PPO 5: 4 PKW, 10 PZD: PPO 5,4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;10 个字过程数据, 用 SFC14/ 15 编程 ; 附加说明 : 今后的发展趋势是取消 PPO 类型, 代之以标准报文或自由组态因为在 PPO 类型中不论是过程数据还是参数数据都采用循环方式传送而参数数据是不需要采用循环方式访问的参数数据可以采用非循环方式访问 (DPV1 功能 ) 非循环访问不需要组态, 用 SFC58/59 以读 / 写数据包的形式读 / 写参数也可以调用 Drive ES SIMATIC 中的标准功能块, 而且可以实现更复杂的功能, 比如 : 同时读取或改写多个参数, 甚至在 CPU 的数据块中对驱动装置的所有参数进行备份 CBP2 模板的一些扩展功能需要借助 Drive ES 软件实现网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 16-19

8.MM4 PROFIBUS 模板的选项 MM4 变频器通过 PROFIBUS 模板实现 PROFIBUS-DP 通讯 PROFIBUS 模板与 CPB2 模板一样, 既有基本功能 ( 循环通讯 ), 也有扩展功能 (DPV1 功能 ) MM4 PROFIBUS 模板的选项如图 14 所示图 14: 硬件组态目录中 MICROMASTER 4 驱动装置的选项在图 14 的硬件组态目录中,

17 8.MM4 PROFIBUS 模板的选项 MM4 变频器通过 PROFIBUS 模板实现 PROFIBUS-DP 通讯 PROFIBUS 模板与 CPB2 模板一样, 既有基本功能 ( 循环通讯 ), 也有扩展功能 (DPV1 功能 ) MM4 PROFIBUS 模板的选项如图 14 所示图 14: 硬件组态目录中 MICROMASTER 4 驱动装置的选项在图 14 的硬件组态目录中, 各选项含义如下 : 1.Standard Telegram 1: 标准报文 1:2 个字输出 /2 个字输入, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 2.4 PKW,2 PZD (PPO 1): PPO 1,4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;2 个字过程数据, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 3.0 PKW,2 PZD (PPO 3): PPO 3, 没有参数数据,2 个字过程数据, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 17-19

18 4.4 PKW,4 PZD whole cons.: 4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;4 个字过程数据, 整体连续, 用 SFC14 /15 编程 ; 5.4 PKW,4 PZD word cons.: 4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;4 个字过程数据, 字连续, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 6.0 PKW,4 PZD whole cons.: 没有参数数据 ;4 个字过程数据, 整体连续, 用 SFC14 /15 编程 ; 7.0 PKW,4 PZD word cons.: 没有参数数据 ;4 个字过程数据, 字连续, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; -- MM430/440 only:pzd > 4 -- 仅对 MM430/440:PZD 大于 4 个字 8.4 PKW,6 PZD (PPO 2): PPO 2,4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;6 个字过程数据, 用 SFC14/ 15 编程 ; 9.4 PKW,6 PZD word cons.: 4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;6 个字过程数据, 字连续, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 10.0 PKW,6 PZD (PPO 4): PPO 4, 没有参数数据 ;6 个字过程数据, 用 SFC14/15 编程 ; 11.0 PKW,6 PZD word cons.: 没有参数数据 ;6 个字过程数据, 字连续, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 12.4 PKW,8 PZD whole cons.: 4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;8 个字过程数据, 整体连续, 用 SFC14 /15 编程 ; 13.4 PKW,8 PZD word cons.: 4 个字参数数据, 用 SFC14/15 编程 ;8 个字过程数据, 字连续, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 14.0 PKW,8 PZD whole cons.: 没有参数数据 ;8 个字过程数据, 整体连续, 用 SFC14/15 编程 ; 15.0 PKW,8 PZD word cons.: 没有参数数据 ;8 个字过程数据, 字连续, 用 MOVE 指令 (L/T 指令 ) 编程 ; 网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 18-19

19 MM4 变频器上参数设置 : P = 6 控制字 1 P = 6 设定值 * 缺省设置 P = 52* 状态字 1 P = 21* 实际值参数设置可以通过操作面板 BOP/AOP, 也可以通过 Starter 软件进行 MM4 PROFIBUS 模板的一些扩展功能需要借助 Drive ES 软件实现附 : Drive ES 软件的订货号 : Drive ES Basic V5.4 Drive ES SIMATIC V5.4 Order Number:6SW1700-5JA00-4AA0 Order Number:6SW1700-5JC00-4AA0 网上课堂 - 驱动通讯基础 Page 19-19

PROFIBUS3.doc

PROFIBUS3.doc PLC PLC ProfiBus 3. PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP PROFIBUS S7 STEP7 SIMATIC NET S5 COM PROFIBUS COM5431 PROFIBUS-DP GSD GSD *.GSD *. GSE GSD S7 STEP7 PROFIBUS DP S7-400 CPU416-2DP S7-200 PROFIBUS

摘要 西门子驱动装置 (SIMOVERT MasterDrives VC,MicroMaster 4 以及 SIMOREG DC Master) 具有强大的通讯功能 本文档介绍 S7 PLC 与驱动装置用 PROFIBUS DP 协议通讯的基础 关键词 驱动通讯的组态, 编程和参数设置 Key Wo

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