1. 概述

西門子驅(qū)動裝置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有與驅(qū)動基本應(yīng)用有關(guān)的功能外，還具有強大的通訊功能。驅(qū)動通訊可以分為三種方式：

? PROFIBUS DP協(xié)議
? USS協(xié)議
? SIMOLINK協(xié)議（一般用來代替Peer to Peer協(xié)議，實現(xiàn)從站到從站的通訊）

PROFIBUS DP和USS協(xié)議屬于主/從通訊，需要有PLC作為主站，驅(qū)動裝置作為從站。

USS協(xié)議的主要優(yōu)點是，其接口集成在基本裝置中，不需要額外費用；主要缺點是通訊速度慢，只有基本通訊功能（PKW+PZD），最多31個從站。

PROFIBUS DP協(xié)議的主要優(yōu)點是，通訊速度快，除了基本功能之外還有一些附加功能（例如：非循環(huán)通訊，交叉通訊），站點數(shù)更多；主要缺點是需要另外購買作為選件的通訊模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）。

SIMOLINK協(xié)議（代替Peer to Peer協(xié)議）主要用來實現(xiàn)驅(qū)動裝置與驅(qū)動裝置之間的通訊。SIMOLINK協(xié)議也可以是主/從通訊，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D。

這里我們主要介紹S7 PLC與驅(qū)動裝置采用PROFIBUS DP協(xié)議進行通訊。
采用PROFIBUS DP協(xié)議通訊時，既可以利用STEP 7本身提供的功能，也可以使用TIA軟件Drive ES。

本文檔只介紹STEP 7本身提供的功能。有關(guān)Drive ES的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹。

（關(guān)于 DriveES，可以參加西門子自動化與驅(qū)動培訓(xùn)中心的培訓(xùn)課程D2403）

2. 必備條件

下面以S7-300 PLC與MasterDrives CUVC變頻器的通訊為例：

主站：S7-300 CPU315-2DP可編程序控制器
從站：MasterDrives CUVC變頻器 + CBP2 通訊模板
編程裝置：PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口（MPI Adapter 或CP5611卡）

裝有STEP 7 V5.4 的PC機用于S7 CPU315-2DP的硬件組態(tài)與編程，通過MPI電纜與CPU315-2DP的MPI接口連接，用于硬件組態(tài)數(shù)據(jù)及程序的下載。CPU315-2DP的DP接口通過PROBIBUS 電纜與CUVC 變頻器的CBP2 上的DP 接口連接，用于S7-300 與變頻器的通訊。

網(wǎng)絡(luò)連接如圖1 所示。

圖1：PC機、CPU315-2DP 與驅(qū)動裝置的連接

 

3. 硬件組態(tài)

3.1. 新建項目
在SIMATIC Manager 中新建一個項目，名稱為Drives_Comm。如圖2 所示。

圖2：新建項目，名稱為Drives_Comm

3.2. 插入一個S7-300 主站
在項目名稱Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station，如圖3 所示。

圖3：在項目下插入一個S7-300 站

接下來對該站進行硬件組態(tài)：從硬件組態(tài)目錄中依次插入機架、電源、CPU，設(shè)置CPU上PROFIBUS DP 接口的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（可采用缺省設(shè)置，即：地址2，最高地址126，波特率1.5 Mbps，協(xié)議DP）。如圖4 所示。

圖4：設(shè)置CPU 上PROFIBUS DP 接口的參數(shù)

按OK 鍵確認后得到主站的組態(tài)結(jié)果，如圖5所示。

圖5：主站的組態(tài)

3.3 插入一個MASTERDRIVE 從站
在PROFIBUS(1): DP master system (1) 總線上掛上MasterDrives 從站。

從站路徑為：PROFIBUS DP >
                        SIMOVERT >
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx                 或
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1

MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 與MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的區(qū)別是，前者只能按照PPO 類型選擇報文結(jié)構(gòu)（即CBP 功能：循環(huán)通訊），后者還能選擇更多的報文結(jié)構(gòu)，以配合CBP2 的一些擴展功能（DPV1功能）。

（關(guān)于CBP2 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第7 部分）
（關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第8 部分）

選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為從站，地址設(shè)成3。如圖6 所示。

圖6：選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為3 號站

3.4. 在從站中插入“模板”
在驅(qū)動裝置從站中插入類似于ET 200M 從站中的模板，以確定報文結(jié)構(gòu)。
將右邊窗口硬件目錄中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）。該選項共占兩行。意思是：PPO類型3，即：0個字參數(shù)數(shù)據(jù)（又叫PKW），2 個字過程數(shù)據(jù)（又叫PZD）。參數(shù)數(shù)據(jù)用于PLC 讀/寫變頻器的參數(shù)，過程數(shù)據(jù)用于PLC 控制和監(jiān)視生產(chǎn)過程。0 個字參數(shù)數(shù)據(jù)表示PLC 不能讀/寫驅(qū)動裝置的參數(shù)，參數(shù)數(shù)據(jù)也不占用S7 的外設(shè)地址；2 個字過程數(shù)據(jù)表示PLC 和驅(qū)動裝置交換2 個字過程數(shù)據(jù)，各占用S7-300 PLC 四個字節(jié)的外設(shè)地址。地址范圍是輸入字節(jié)256 - 259，輸出字節(jié)256 -259。如圖7 所示。

通常S7 傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字是控制字，第2 個字是頻率設(shè)定值；驅(qū)動裝置傳送到S7的第1 個字是狀態(tài)字，第2 個字是頻率實際值。這是最簡單的應(yīng)用。

(關(guān)于CBP2 模板的其他選項的含義參見下面第7 部分)
(關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板選項的含義參見下面第8 部分)

圖7：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址

3.5 查看從站中“模板”的屬性
雙擊左下窗口中的第二行（Slot 2），打開其屬性。如圖8 所示。

圖8：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址的屬性

屬性中給出驅(qū)動裝置占用S7-300 PLC 外設(shè)地址的情況，包括：輸出/輸入地址，長度，單位，連續(xù)性范圍。這里除了地址之外，其他屬性都是由PPO3 決定的，只能讀，不能改寫。

提示：
長度：		MASTERDRIVES/DC MASTER：			最大 16 個字
		MICROMASTER 420：			最大 4 個字
		MICROMASTER 430/440：			最大 8 個字
單位：		Words（字）
連續(xù)性范圍：		Unit			以字為單位傳送
		Total length			所有字一起傳送

當(dāng)字長不大于 2 或選擇“以字為單位傳送”時：用 MOVE 指令（L/T 指令）編程
當(dāng)字長大于 2 且選擇“所有字一起傳送”時：用 SFC14/15 編程

4. 編程

根據(jù)前面的組態(tài)，由于輸入/輸出各占四個字節(jié)，可以使用兩次MOVE 指令（L/T 指令）。由于程序簡單，程序可以直接編寫在OB1 中。數(shù)據(jù)從MB0 - MB3（即：MW0和MW2）寫入驅(qū)動裝置，從驅(qū)動裝置讀回的數(shù)據(jù)放入MB4 - MB7（即：MW4和MW6）。如圖9所示。

圖9：PLC程序

傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字（MW0）是控制字（控制指令）：
當(dāng) MW0 = 0000 0100 0000 0000 B = 0400 H 時，驅(qū)動裝置處于運行準備狀態(tài)；
當(dāng) MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 時，驅(qū)動裝置進入運行狀態(tài)1）

1） 相應(yīng)于第5部分參數(shù)設(shè)置，PLC 只控制驅(qū)動裝置起/停。若要傳送所有指令應(yīng)設(shè)置：
MW0 = 1001 1100 0111 1110 B（9C7EH）<-> 運行準備
MW0 = 1001 1100 0111 1111 B（9C7FH）<-> 運行
同時設(shè)置：P555~P575 = 3101~3115

傳送到驅(qū)動裝置的第2 個字（MW2）是頻率設(shè)定值：
當(dāng)MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D 時，相當(dāng)于50Hz。

5. 參數(shù)設(shè)置

在驅(qū)動裝置側(cè)，驅(qū)動裝置應(yīng)處于可以運行的狀態(tài)。為了實現(xiàn)與PLC 之間的通訊，以及從PLC 接收起/停指令和設(shè)定值，向PLC 傳送狀態(tài)字（驅(qū)動裝置狀態(tài)）和實際值，應(yīng)如下更改參數(shù)：

P918.01 = 3（缺省設(shè)置）			驅(qū)動裝置地址（即：站號）
P554.01 = 3100			起/停指令（ON/OFF1）
P443.01 = 3002			頻率設(shè)定值（Setpoint）
P734.01 = 32			狀態(tài)字1（Status Word1）
P734.02 = 148			頻率實際值（Actual Value）

參數(shù)設(shè)置可以通過操作面板PMU，也可以通過DriveMonitor 軟件進行。

6. 測試

啟動STEP 7的Monitor/Modify Variables 功能，填寫變量。如圖10 所示。

圖10：用監(jiān)視和修改變量功能控制驅(qū)動裝置起動和調(diào)速

當(dāng)控制字（Control Word1）為W#16#0400 時，驅(qū)動裝置應(yīng)顯示O009，表示運行準備狀態(tài)。將控制字從W#16#0400 改成W#16#0401 時，驅(qū)動裝置起動。除了狀態(tài)字（Status Word1）會發(fā)生變化外，速度實際值（Actual Value）也會逐漸上升，上升速度取決于參數(shù)P462.01 的數(shù)值，最后達到W#16#4000（50Hz）。狀態(tài)字的含義如圖11 所示。其中Bit 2 表示運行狀態(tài)。將控制字改回W#16#0400 時，驅(qū)動裝置首先減速，減速時間取決于P464.01 的數(shù)值，然后停止運行。

驅(qū)動裝置起動后可以通過更改MW2 的數(shù)值更改速度。對應(yīng)關(guān)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 為整型，數(shù)值與頻率之間是線性關(guān)系。負數(shù)用補碼表示，對應(yīng)反轉(zhuǎn)。

圖11：MasterDrives 驅(qū)動裝置的狀態(tài)字的含義

7. CBP2的其他選項

在“3.3. 插入一個 MASTERDRIVES 從站”和“3.4. 在從站中插入模板”章節(jié)中我們看到，除了 PPO 類型選項外硬件組態(tài)目錄中還有其他選項。如圖 12 所示。

圖12：硬件組態(tài)目錄中 MasterDrives 驅(qū)動裝置的選項

首先，我們也可以選擇 MASTERDRIVES CBP 和 MASTERDRIVES CBP2 文件夾中的選項（參見圖12）。這兩個選項是隨著 Drive ES 軟件一起安裝的，有關(guān) Drive ES 的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹。

（關(guān)于 DriveES，可以參加西門子自動化與驅(qū)動培訓(xùn)中心的培訓(xùn)課程D2403）

其次，MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 中的選項基本包括MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 中的選項。事實上“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，即參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象。它規(guī)定了 PLC 與驅(qū)動裝置通訊時報文中有效數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，符合 PROFIBUS 補充協(xié)議“variable-speed drives profile”。共有 PPO1 - PPO5 五種類型，如圖 13 所示。

圖13：5種PPO類型

在 3.5. 節(jié)中我們曾查看過 PPO3 型從站中“模板”的屬性，所有 PPO 類型從站中“模板”的連續(xù)性范圍屬性都是一樣的，均為 Total length。由于 PPO3 總共只有 2 個字過程數(shù)據(jù)（PZD1 和 PZD2），所以我們?nèi)匀豢梢杂?MOVE 指令（L/T 指令）編寫程序；與此相同的還有 PPO1 中的過程數(shù)據(jù)。但如果選擇 PPO2、4、5，過程數(shù)據(jù)（PKW）分別為6 個、6 個和 10 個，則需要編寫 SFC14/15。對于 PPO1、2、5 中的參數(shù)數(shù)據(jù)（PKW）其屬性連續(xù)性范圍也為 Total length，也需要編寫 SFC14/15。

SFC14/15 為系統(tǒng)功能，其用法參見 SFC14/15 的在線幫助。

在圖 12 的硬件組態(tài)目錄中，各選項含義如下：

1. Std. Telegram 1: 2/2 PZD：
標準報文1：只有過程數(shù)據(jù)，2 個字輸出/2 個字輸入，用 MOVE 指令（L/T 指令）編程；

2. Std. Telegram 2: 4/4 PZD：
標準報文 2：只有過程數(shù)據(jù)，4 個字輸出/4個字輸入，用 SFC14/15 編程；

3. PCS7 Telegram 352: 6/6 PZD：
PCS7 報文 352：只有過程數(shù)據(jù)，6 個字輸出/6 個字輸入，用于 PCS7；

4. PKW module：
PKW 模板（4 個字輸出/4 個字輸入）：用 SFC14/15 編程；

5. PPO 1: 4 PKW, 2 PZD：
PPO 1，4 個字參數(shù)數(shù)據(jù)，用SFC14/15 編程；2 個字過程數(shù)據(jù)，用 MOVE 指令（L/T 指
令）編程；

6. PPO 2: 4 PKW, 6 PZD：
PPO 2，4 個字參數(shù)數(shù)據(jù)，用 SFC14/15 編程；6 個字過程數(shù)據(jù)，用 SFC14/15 編程；

7. PPO 3: 0 PKW, 2 PZD：
PPO 3，沒有參數(shù)數(shù)據(jù)，2 個字過程數(shù)據(jù)，用 MOVE 指令（L/T 指令）編程；

8. PPO 4: 0 PKW, 6 PZD：
PPO 4，沒有參數(shù)數(shù)據(jù)，6 個字過程數(shù)據(jù)，用 SFC14/15 編程；

9. PPO 5: 4 PKW, 10 PZD：
PPO 5，4 個字參數(shù)數(shù)據(jù)，用 SFC14/15 編程；10 個字過程數(shù)據(jù)，用 SFC14/15 編程；

8. MM4 PROFIBUS模板的選項

MM420/430/440 變頻器通過 PROFIBUS 模板實現(xiàn) PROFIBUS-DP 通訊。PROFIBUS 模板與 CBP2 模板一樣，既有基本功能（循環(huán)通訊），也有擴展功能（DPV1功能）。MM4 PROFIBUS 模板的選項如圖 14 所示。前半段適合所有 3 種變頻器，后半段僅適合 MM430 和 MM440。