安川变频与西门子PLC基于PROFIBUS-DP的数据通讯

基于PROFIBU-DP的安川变频器与西门子PLC的数据通讯

本文介绍的是关于安川变频器通过PROFIBUS-DP现场总线与西门子PLC实现数据

通讯的一个应用实例。描述了安川Varispeed G7（以下简称VS G7）系列变频器接入西门子

PROFIBUS-DP网络的条件和应用环境，详细介绍了一个基本数据通讯系统的硬件和软件配

置，并举例说明了相关应用程序的编制方法。

1. 安川变频器接入SIEMEMNS PROFIBUS-DP 网络的应用环境

众所周知，西门子S7系列PLC是目前国内应用较为广泛的一种PLC，而安川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合理组合，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 变频器接入以SIEMEMNS S7-400 PLC（CPU 414-2DP）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。从运行的情况来看，使用效果良好。投入运行两年来，尚未出现网络数据

通讯因受干扰而紊乱或中断的现象，也未发生传动方向和速度指令错误以及指令延迟等故

障，除了正确的设置和编程以外，这与装设了独立而可靠的专用接地系统也不无相关。

安川变频器和其它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并需要相应的配置软件。安川VS G7 变频器配置的用于

PROFIBUS-DP 网络通讯的SI-P1 接口卡已是安川公司推出的第二代产品，数年前推出的是

SI-P 卡。据说，有数家集成商已先后将配置了上述通讯卡的变频器接入了GE Fanuc 和

SIEMENS的PROFIBUS-DP网络中，但使用效果不太理想。

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PROFIBU-DP 的主站（这里为

S7-400 PLC的CPU414-2DP）的DP口相连接，我们在一条专供电气传动用的PROFIBUS-DP

总线上接入了8 台变频器（参见图1.

使用SI-P1 卡需在PLC 的编程软件（如SIEMENS的STEP 7）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），而老一代的SI-P卡则安装GSD（Version 1.0）。当在PLC 的编程软件中

装入了SI-P1 卡的配置文件GSD之后，在用STEP 7 的硬件配置功能配置PROFIBUS-DP网

络并组态有关硬件时，即可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，设置有关参数。

从SIEMENS S7-300/400 PLC 的编程软件包STEP 7在硬件组态过程中拷贝的几幅画面

（图2.至图5.），其中的内容表现了将安川VS G7 系列变频器接入SIEMENS 的

PROFIBUS-DP网络时变频器DP卡的组态过程。

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、通讯参数（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，以下是各项有关设置：

1) 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STEP 7 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。

2) 设定通讯速率：当在PROFIBUS-DP网的主站（PLC 的CPU）上设置了通讯速率后，网

络上的各SI-P1 卡的通讯速率也就自动设置了。通讯速率可在9.6kBps~12MBps 之间设置，

通常设置为1.5MBps。

3) 变频器的相关设置

B1-01：频率基准输入方式设为3（选择的通讯卡）；

B1-02：运行指令输入方式设为3（选择的通讯卡）；

F6-01：当通讯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讯方式，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。

3. PROFIBUS-DP Master 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 Bytes（即Byte 0 ~ Byte 15，含扩展数据），其中

基本数据的长度各为6 Bytes 。

1）从PDP Master 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bit0 为“1”时正转，当bit1 为“1”时反转，bit2~bit7

相当于变频器的H1-01~H1-06 设置时控制端子3~8的功能；当bit8 为“1”时为外部故障，

当bit9 为“1”时为故障复位，bitA~bitF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。

2）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，bit0 为“1”时为正转运行，bit1 为“1”时为

零速度，bit2 为“1”时为反转运行，bit3 为“1”时为复位指令接收等。

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。

4. 应用程序举例

若用STEP 7 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10 进制的0 至累加器1

T MW 100 复位MW 100

T MW 108 复位MW 108

T PQW 96 停止，方向字为“0”

T PQW 98 速度设定值字为“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bit0 置“1”

R M 100.1 MW 100的bit1 置“0”

L MW 100 装入方向字

T PQW 96 正转，QB 96的bit0 为“1”

L W#16#1400 装载10 进制的5120 至累加器1

T PQW 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bit1 置“1”

R M 100.0 MW 100的bit0 置“0”

L MW 100 装入方向字

T PQW 96 反转，QB 96的bit1 为“1”

L W#16#1400 装载10 进制的5120 至累加器1

T PQW 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。

数据通讯的另一种编程方式是：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。