ProfiBus-DP控制安川变频器在连铸机中的应用

(1)系统介绍    西门子S7系列PLC是目前国内应用较为广泛的一种PLC。安川VS G7系列变频器则是性能价格比较高的一种变频器。它们两者在传动控制系统中的组合，无疑是一种较好的选择。    在大型圆坯连铸机控制系统中，将用于结晶器振动和拉矫机传动装置调速的安川VS G7变频器接人以Siemens S7-400PLC (CPU414-2DP)为主站的ProfiBus-DP网络中，通过ProfiBus-DP，主站可监视变频器的运行状态，也可设置和改变其内部参数。    安川变频器和其他厂家生产的变频器一样，不能直接接入Siemens的ProfiBus-DP网络，而必须通过专用的接口卡SI-P1并需要相应的配置软件。SI-P1卡可用于安川变频器的G5、F7和G7三个系列。当用于VS G7系列时，将其插入变频器的2CN插槽中，并用DP总线电缆和总线连接器与ProfiBus-DP主站(这里为S7-400PLC的CPU414-2DP)的DP口相连接。在本系统中，在一条专供电气传动用的ProfiBus-DP总线上接入了8台变频器，如图4-35所示。
    图4-35    安川变频器接入ProfiBus-DP网络系统拓扑结构(2)系统组态和相关设置    ①系统组态    使用SI-P1卡需在PLC的编程软件（如Siemens的STEP7）中配置一通用源数据描述文件GSD (Version 3.1)。此文件可在安川公司(YASGAWA)的网站中下载，文件名为YASKOOCA. gsd。当在PLC的编程软件中装入了SI-P1卡的配置文件GSD后，需要用STEP7的硬件配置功能对有关硬件进行配置以形成ProfiBus-DP网络，如在系统中识别安川变频器的SI-P1卡的配置图标，并可将其作为网络上的一个从站来组态，然后设置有关参数。在本系统中，8台变频器的从站地址分别为1、3～9。图4-36所示为使用Siemens S7-400PLC的编程软件包STEP7进行硬件组态过程中从站1的I/O通信数据符号编辑界面。
    图4-36    从站1的I/O通信数据符号编辑    ②使用SI-P1卡所需的设置    使用SI-P1卡需设置卡（即从站）地址、通信参数（在配置主站，即PLC的CPU时统一设置），并配置变频器的相关群组参数，以下是各项有关的设置。    a．设置卡（即从站）地址    用两个（旋转）地址开关（分别设置地址的个位和十位）设定变频器（作为从站）的（硬件）地址。该地址应与用STEP7编程软件配置的该变频器的SI-P1卡在ProfiBus-DP网上的（软件）地址一致。    b．设定通信速率    当在ProfiBus-DP网的主站（PLC的CPU）上设置了通信速率后，网络上的各SI-P1卡的通信速率也就自动设置了。通信速率可在9. 6kb/s～12Mb/s之间设置，通常设置为1. 5Mb/s。    c．变频器的相关设置    B1-01：频率基准输入方式设为3（选择的通信卡）；    B1-02：运行指令输入方式设为3（选择的通信卡）；    F6-01：当通信出错时的输入方式设为0（继续运行）；    F6-02：设置为1；    F6-03：设置为3。    虽然主设置采用了网络数据通信方式，但变频器的“非常停止”输入端( S12)在任何运行指令输入方式下均有效。    ③ProfiBus-DP Master（主站）与VS G7变频器之间的数据传输    高速I/O数据区的输入、输出数据各为16字节（即字节O～字节15，含扩展数据），其中基本数据的长度各为6字节。    a．从PDPMaster传送至VS G7变频器的主要数据（输出数据）    字节0和字节1用于操作指令，当位0为“1”时正转，当位1为“1”时反转，位2～位7相当于变频器的H1-01～H1-06设置时控制端子3～8的功能；当位8为“1”时为外部故障，当位9为“1”时为故障复位，位A～位F各位未使用。    字节2和字节3用于速度指令（速度基准值设置），按字为单位传送（含低字节和高字节），速度设置分辨率为1/0. 01Hz。    字节4和字节5用于转矩基准／限制的设置。    b．从VS G7变频器传送至PDP Master的主要数据（输入数据）    字节0和字节1用于监视变频器的状态，位0为“1”时正转运行，位1为“1”时为零速度，位2为“1”时反转运行，位3为“1”时复位指令接收，等等。    字节2和字节3用于速度反馈（速度测量值），按字为单位传送（含低字节和高字节）．速度测量分辨率为1/0.01Hz。(3)应用程序举例    若用STEP7配置的1#从站的地址为1，其输入字节的首地址为IB128，输出字节的首地址为QB96，则关于PDP主站与变频器之间数据传输的示例程序如以下所示（包括变频器及其驱动电动机的正转、停止、反转等方向指令、速度设定值指令和运行状态及速度反馈值监视）。    A    I 10.2    复位／停止指令信号为“1”    AN    I 10.0    正转指令信号为“0”    AN    I 10.1    反转指令信号为“0”    L    W #16#0000    装载十进制的O至累加器1    T    MW 100    复位MW 100    T    MW 108    复位MW 108    T    Pow 96    停止，方向字为“0”    T    Pow 98    速度设定值为“0”    A    I 10.0    正转指令信号为“1”    AN    I 10.1    反转指令信号为“0”    S    M 100.0    MW 100的位0置“1”    R    M 100.1    MW 100的位1置“0”    L    MW 100    装入方向字    T    Pow 96    正转，QB 96的位0为“1”    L    W# 16#1400    装载十进制的5120至累加器1    T    Pow 98    传送至速度设定值字    A    I 10.1    反转指令信号为“1”    AN    I 10.0    正转指令信号为“0”    S    M 100.1    MW 100的位1置“1”    R    M 100.0    MW 100的位0置“0”    L    MW 100    装入方向字    T    PQW 96    反转，QB 96的位1为“1”    L    W# 16#141D0    装载十进制的5120至累加器1    T    Pow 98    传送至速度设定值字    L    PIW 128    将变频器运行状态字装入    T    MW 108    变频器的状态字中间变量    A    M 108.0    正转运行信号为“1”    =   Q 10.0    正转运行信号灯    A    M 108.2    反转运行信号为“1”    =    Q 10.2    反转运行信号灯    A    M 108.1    停止信号为“1”    =    Q 10.1    停止信号灯    O    M 108.0    正转运行信号为“1”    O    M 108.2    或反转运行信号为“1”    L    PIW 130    装入变频器的速度反馈值    T    MW 110    变频器的速度测量值中间变量    上述STEP7的语句表程序也可用梯形图表达。另外，数据通信的另一种编程方式就是调用功能块。PLC主站通过系统功能SFC14 (DPRD_DAT)和SFC15 (DPWR_DAT)对各从站分别进行数据读／写操作。