S7_300PLC与SEW变频器通讯的实现及控制

发布时间：2024-11-10

《工业控制计算机》2014年第27卷第2期17

S7－300PLC与SEW变频器通讯的实现及控制

CommunicationandControlBetweenS7－300PLC＆SEWFrequencyInverter

章陈

宇（昂高（天津）有限公司，天津300300）

浩（万可电子（天津）有限公司，天津301700）

摘

关键词：SEW变频器，S7－300

Abstract

ThispaperintroducesamethodofKeywords:SEWVFD,S7－300

thecommunicationandcontrolbetweenS7－300PLCandSEWfrequencyinverter

byProfibus－DPunderStep7V5．5program．

要

介绍了在Step7V5．5编程环境下，西门子S7－300PLC与SEW变频器通过Profibus－DP总线通讯及控制的方法。

某化工反应釜搅拌电机采用SEWMDV60A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S7－300PLC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。

“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

1SEW变频器硬件连接及参数设置1．1SEWMDV60A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

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Step7V5．5PLC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

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／ctrollerinhibit”，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“NOFUNCTION”（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。1．2SEWMDV60A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MOVI-TOOLS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

2MDV60A系列变频器在Step7v5．5硬件组态

在Step7的“HW－config”中，先安装SEWMDV60A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Op-tions／InstallGSDFile，安装GSD文件后，在右边硬件目录中依次展开Profibus－DP／AdditionalFielddevice／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。

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图2控制字1的16位功能说明

图1SEW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中过程在图1的组态中，本例选用“2PD”设置，表示在此例中使用

值的计算

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

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，

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1PQW440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

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

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。

Step7V5．5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5变频器速度给定值程序段

（下转第20页）

5）场景控制：通过主控制器命令设定场景，实现场景切换，满

足不同的照明控制要求，从而达到多种多样的人性化照明效果［1］。

支持DALI协议的智能照明探测模块设计

3系统设计本系统是基于

DALI协议的控制

系统，所以可根据

DALI的特征，将总

体结构分为两部分，即主控单元与从控单元。在本系统中，关键部分为从控单元中的红外探测模块和亮度检测模块，它的作用类似于系统的眼睛，可以及时准确地掌握监控区域的

环境状况［3］。系统框架图如图3。

图3

系统框架图

图4

硬件电路图

3．1硬件设计

热释电红外探测模块是一种精准度较高的感应模块，其工作原理是基于红外热释电感应原理。热释电红外探测模块的组成一般有以下几个组成部分：透镜，PIR，信号处理电路等。PIR（热释电传感器），是一种精准度高，造价低廉，使用方便，不需要另外的发射源，安装灵活等特点［3］。当有人进入到监测区域时，

已经离开，若离开则关闭照明设备，未离开，则继续保持照明设备的工作状态。而照明设备的亮度等级，则是通过检测到信号的强弱，产生一个动态电压，从而传送到主控进行处理，从而发出亮度等级命令。

基于上述分析，系统软件流程图如图5。

PIR便会立刻检测到人体所发出的的红外线，经过模块中的处

理电路处理，控制信号则被置为高电平。而亮度检测模块通过对检测区域的亮度进行检测，从而决定模块的输出电压，进而决定照明设备的工作情况［4］。

在本系统中，采用目前较为流行的HC－SR501人体感应模块，该模块是基于当前通用的红外线自动控制技术，采用高精度的LH1778探头，具有精准度高，抗干扰能力强，能耗低等多个优点，在工业生产中得到了广泛的应用。

根据测量，探测模块的输出电压在0～3．5V之间变化。在此系统中，探测模块的输出电压需要通过PIC16F877A单片机进行数据采集，通过处理，将信息发回到主控单元中，主控单元通过分析，发出相应的控制命令。硬件电路图如图4。

4结束语

基于DALI协议的包含智能照明探

测模块的智能照明控制系统，适用于写字楼、学校、医院、商场等大型的用电场所。一方面可以提供智能人性化的照明控制，满足用户的照明需要；另一方面可以节约大量的电力资源，达到大幅节能的目的。

图5

软件流程图

3．2软件设计

软件部分的主要任务是完成对红外检测模块和亮度检测模块的输出信号进行采集，处理输出。PIC按设备的时间间隔采集红外探测模块的信号输入。若监测区域无人时，则软件一直处于循环检测。当有人进入到监测区域时，PIC检测到检测模块的一个高电平输出，则程序进入到下一个阶段。对检测区域的亮度进行检测，如果检测区域的亮度是强，则软件回到红外探测继续进行检测。若检测亮度为弱，则照明设备打开。在照明设备点亮的同时，需要设定一个延时时间，用来规定检测区域内的人员是否

参考文献

［1］贾正松．基于单片机实现智能照明控制系统的设计［J］．现代电子技

术，2009（17）：105－107

［2］路秋生．数控可寻址照明调光控制接口［J］．照明工程学报，2008（19）：

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［3］张东旭．DALI系统电平转换电路的实现［J］．低压电器，2006（3）：29－32［4］张晓威，秦会斌．一种DALI调光控制器的设计与实现［J］．电子器件，

2010（5）：545－549

［收稿日期：2013．9．9］

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（上接第18页）

参考文献

［1］付娟，张省伟．Profibus－DP总线技术在同步控制系统中的应用［J］．