《 工业控制计算机 》2014 年第 27 卷第 2 期

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S7－300 PLC 与 SEW 变频器通讯的实现及控制

Communication and Control Between S7－300 PLC ＆SEW Frequency Inverter

介绍了在 Step7 V5．5 编程环境下，西门子 S7－300 PLC 与 SEW 变频器通过 Profibus－DP 总线通讯及控制的方法。 关键词 ：SEW 变频器，S7－300

Abstract

This paper introduces a method of the communication and control between S7－300 PLC and SEW frequency inverter by Profibus－DP under Step7 V5．5 program．

Keywords:SEW VFD,S7－300

某化工反应釜搅拌电机采用 SEW MDV60A 系列变频器调 速 ， 通过人机界面 MP377 操作屏对搅拌电机启停及不同反应状 态下转速进行控制 。 本文以 SEW 公司的 MDV60A 系列变频器 和西门子 S7－300 PLC 为例 ，PLC 作为主站 ， 变频器作为从站 ， 详细说明两者通讯时变频器参数的设置及程序的实现 。

1 SEW 变频器硬件连接及参数设置 1．1 SEW MDV60A 系列变频器硬件连接

本例中需要为变频器配置 Profibus－DP 通讯接口模块 ， 对 于不同的型号的 SEW 变频器配置的 DP 通讯模块也不一样 ， MDV60A 系列变频器配置 DFP11A 通讯模块 、MDV60B 系列变 频器配置 DFP21B 通讯模块 。 本例中选用的 DFP11A 模块插在 SEW 变频器的 OPTION1 中 ，PLC 与变频器通讯的 DP 总线接 在 DFP11A 模块 X30 总线接口上 ， 同时注意终端电阻的 DIP 开 关设置 ， 如果该从站后还接有其它从站 ， 则将终端电阻开关拨至 OFF 位置 ， 若该从站在 DP 网的末端 ， 终端电阻开关拨至 ON 以 增加总线抗干扰能力 。 通过设置 DEP11A 接口上的地址拨码开 关来设置变频器的 DP 从站地址 ，DP 地址在 093 参数中显示 ， 控制器得电时 ， 改变 DP 地址 DIP 拨码开关无效 ， 站地址只有在 断开电源再合电后 ， 才有效 。 将变频器 X13 端子排的 1 号端子 （DI00） 与 8 号端子 （VO24） 短接 ， 使变频器设定为总是允许控制 状态 ， 相应的 030 参数显示 “1 ／ctroller inhibit”， 将 X13 端子排 的 7 号端子 （DCOM） 与 9 号端子 （DGND） 短接 ， 表示数字量输 入 DI00 至 DI05 六个数字量输入使用 X13 端子排的 VO24V 电 源 。（ 如果 DI00－DI05 六个数字输入使用外部 24V 电源 ， 则将 X13：DCOM 与外部电源的 GND 连接 ）， 本例中将变频器参数 中的 600－604 参数设置为 “NO FUNCTION”（600－604 参数对 应端子 DI01－DI05 数字输入量 ），X10 端子排 9 号端子 （VI24） 和 10 号端子 （DGND） 接入外部 24V 电源 。

1．2 SEW MDV60A 系列变频器参数设置

变频器参数设置可以通过变频器操作面板 DBG11A 直接 设置 ， 也可以通过 MOVITOOLS 设置 ， 在 PC 机上安装 MOVITOOLS 后 ， 变频器通过 USS11A （RS232） 选件实现与 PC 的 COM 口连接 ， 通过 MOVITOOLS 软件 ， 可以很方便对变频器进 行调试 、 参数设置 。 为了实现通过 Profibus－DP 总线对变频器进 行控制 ， 需设置的电机型号和电机参数可通过操作面板设置到

“C0＿” 参数组中 ， 其它主要需设定的参数组有 “1－－” 设定点 ／ 斜 坡发生器 、“6－－” 端子定义 、“70－” 运行模式 、“87－” 过程数据描 述 。 Profibus－DP 支持参数通道和过程值通道 ， 参数通道为非周 期性的数据交换 ， 用于访问和设置控制器参数 ， 过程字通道为周 期性的数据交换 ， 用于访问和设置过程值 。 过程字通道最多支持 10 个过程输入字和 10 个过程输出字 ， 在本例应用中 ， 参数 P877 选择 “2PD”， 对应在 Step7 V5．5 PLC 硬件组态中 ， 将 SEW 变频器作为 DP 从站挂在 Profibus－DP 网络上时 ， 也选择 “2PD”。 本例中变频器主要参数设置及说明如表 1：

表 1 变频器主要参数设置及说明

• 2 MDV60A 系列变频器在 Step7 v5．5 硬件组态

在 Step7 的 “HW－config” 中 ， 先安装 SEW MDV60A 变频 器的 DFP11A 的 GSD 文件 SEW－6000．GSD， 然后进行组态 ， 分配参数 。 具体步骤 ：Step7 硬件组态界面中 ， 选择菜单 Options ／Install GSD File， 安装 GSD 文件后 ， 在右边硬件目录中 依次展开 Profibus －DP ／Additional Field device ／Drivers ／ SEW ／ ， 展开后就可以看到刚安装的 SEW 变频器 DP 插件 MOVIDRIVE＋DFP11， 再展开该选项后选择 “2PD”， 双击它挂到 硬件组态中建立的 Profibus－DP 网络上 ， 设定相应的 DP 地址 （ 与 DFP11A 上地址拨码开关设定一致 ）。 组态完成 ， 执行 “ 编译 并保存 ”， 并把硬件组态下载到 CPU 中 。 SEW 变频器在 DP 网 络中的组态见图 1。

S7－300 PLC 与 SEW 变频器通讯的实现及控制

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图 1 SEW 变频器在 DP 网络中的组态 3 控制字 1、 状态字 1 应用说明和速度给定值在 PLC 中过程 值的计算

在图 1 的组态中 ， 本例选用 “2PD” 设置 ， 表示在此例中使用 2 个过程输出字和 2 个过程输入字 ，2 个过程输出字为 PQW440 和 PQW442，2 个过程输入字为 PIW440 和 PIW442， 根据参数表中 870 至 874 的对过程输入输出字的功能设置 ， 其 中控制字 1 为 PQW440， 控制字 1 的低 8 位字节为 PQB441， 速度给定值字为 PQW442， 状态字 1 为 PIW440， 状态字 1 的低 8 位字节为 PIB441， 速度实际值字为 PIW442。 控制字 1 的 16 位每位都被赋予变频器的一个功能 。 控制字的 8 位低字节相关 联的功能是固定的 ， 高位字节的 8 位对应的功能是变化的 ， 由变 频器内部产生 ， 作为内部设置功能 。 状态字 1 有 16 位长 ， 其低位 字节的 8 个状态位有固定的功能 ， 它影响变频器最重要的驱动 条件 。 高位字节的 8 位对应的状态是变化的 ， 用来对应不同的状 态 ， 在变频器状态和故障信息之前切换 ， 这个取决于状态字的第 5 位 ( 故障位 )。 当故障位为 0 时 ， 显示变频器状态 ， 当故障位为 1 时 ， 显示故障代码 。 根据控制字 1 的各位的功能说明 ，PLC 对控 制字 1 PQW440 不同的传值就对应变频器不同的控制动作 （ 控 制器禁止 ：0001hex， 快停 ：0000hex， 正常停车 ：0002hex， 启动 ： 0006hex， 故障复位 ：0040hex），PLC 对速度给定值字 PQW442 的传值 ， 决定变频器的转速给定值 ， 从而实现 PLC 对变频器的 启停及调速控制 。

变频器速度给定值 PQW442 计算说明 ： 本例中 P871 设定 值为 “SPEED” 时 ， 速度给定值相应的 PLC 过程值 PQW442＝ 设 定转速 （rpm）×5。 如 ： 电机在 50Hz 时的转速为 1500rpm， 则电 机以 1500rpm 运行时的速度给定值应为 1500×5＝7500dec， 电 机以 500rpm 运行时的速度给定值应为 500×5＝2500dec， 一般 电动机是通过减速机与反应釜搅拌连接 ， 如电机转速为 1500rpm 时对应搅拌转速是 50rpm， 实际应用中需考虑此比例 系数 ， 上位机设定值一般是搅拌转速而不是电动机转速 ， 此时程 序中速度给定值应为上位机搅拌设定转速 （rpm）×5× 减速机比 例系数 ； 若 P871 设定值为 “SPEED[％]”（ 相对速度 ） 时 ， 速度给 定值相应的 PLC 过程值 PQW442＝ 相对转速百分数 ×16384， 其 中 ， 相对转速百分数 ＝ 设定转速 （rpm） ／ 额定转速 （rpm）。

本例中 ， 控制字 1 的 16 位功能说明见图 2， 状态字 1 的 16 位功能说明见图 3。

• 4 Step7 V5．5 中控制 SEW 变频器的程序简单实现

先在 Step7 中生成控制 SEW 变频器的一个结构类型的数 据块 DB100， 主站 PLC 对从站 SEW 变频器的过程输入值的读

图 2 控制字 1 的 16 位功能说明

图 3 状态字 1 的 16 位功能说明

取和对过程输出值的写入的数据存放在此数据块中 。 其中 ， DB100．DBW0： 存储变频器状态字 1， 类型为 WORD；DB100． DBW2： 用于控制字 1 的赋值 ， 类型为 WORD；DB100．DBW4： 速度给定值 ， 类型为 INT；DB100．DBD6： 操作屏 MP377 上速度 给定值 ， 类型为 REAL。 然后在 STEP7 中编制变频器控制程序 。 图 4 和图 5 为变频器启停控制 、 报警复位及调速的控制程序段 ， 为了简明此处略去变频器的状态的判断 、 启动条件 、 故障复位条 件判断程序段 ， 在图 4 和图 5 程序段中 ，M61．1 为启动条件位 ， M61．2 为变频器报警复位条件位 。

图 4 变频器启 、 停及报警确认程序段

图 5 变频器速度给定值程序段

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