西门子6ES7223-1BL22-0XA8安装方法

浔之漫智控技术(上海)有限公司

西门子6ES7223-1BL22-0XA8安装方法

 1引言

Profibus是目前工控系统中成功的现场总线之一，得到了广泛的应用。它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接口协议进行信息的交换。Profibus-DP（DistributedI/OSystem-分布式I/O系统）是一种经过优化的模块，有较高的率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为合适。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求苛刻的自动化控制系统中。Profibus-DP现场总线系统可使许多现场设备（如PLC、智能变送器、变频器）在同一总线进行双向多信息数字通讯，因此可方便地使用不同厂家生产的控制测量系统相互连接成通讯网络。济钢鲍德彩板有限公司是济钢集团总公司2003年投资兴建的年产20万吨大型彩板生产基地，其生产线中的固化炉、导热油炉、煤气制氢中的煤气系统对煤气通过煤气加压机进行二次加压才能满足生产工艺要求，煤气加压机控制系统采

用Profibus-DP过程现场总线通讯技术方案，自动化控制单元与变频器采用不同厂家的产品，分别采用西门子的S7-300PLC和ABB公司的ACS600变频器。

2系统配置及通讯协议

（1）系统配置

该系统以西门子公司和ABB公司的相关产品来实现全数字交流调速系统在Profibus-DP网中的通讯及控制原理。附图为该系统的Profibus-DP网的网络配置图，其中PLC为西门子公司的SIMATICS7-315-2DP，变频器为ACS600系列，NPBA-12为与变频器配套的通讯适配器。编程软件为STEP7V5.2软件，用于对S7-300PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通讯配置。上位机画面操作采用WinCC5.1进行画面编程和操作，与PLC通讯采用以太网通讯方式。

（2）通讯协议

在本系统中，S7-300PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。变频器与NPBA-12通讯适配器模块相连，接入Profibus-DP网中作为从站，接受从主站SIMATICS7-315-2DP来的控制。NPBA-12通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中，的每一个字都被编址，在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序，向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。

变频器现场总线控制系统若从软件角度看，其内容是现场总线的通讯协议。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。网络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码；过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。Profibus-DP共有两类型的网络PPO：一类是无PKW而有2个字或6个字的PZD；另一类是有PKW且还有2个字、6个字或10个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的，是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互不影响，均各自立工作，从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。

3STEP7项目系统组态及通讯编程

（1）使用STEP7V5.2组态软件，进入HardwareConfigure完成S7-300PLC硬件组态；

（2）选定S7-315-2DP为主站系统，将NPBA-12的GSD（设备数据库）文件导入STEP7的编程环境中，软件组态NPBA-12到以S7-315-2DP为主站的DP网上，并选定使用的PPO类型，本设计使用PPO4，设定站点网络地址。在变频传动装置Profibus的结构中，ABB变频器使用Profibus-DP通信模块（NPBA-12）进行，主要是周期性的：主机从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站，因此需要在PLC主程序中调用两个系统功能块SFC14和SFC15来读写这些数据，实现到变频器的通信控制；

（3）在主PLC程序中建立一个数据块，用于于变频器的数据通信；建立一变量表，用于观测实时通讯效果。

4变频器运行设置

变频器与PLC应用Profibus-DP现场总线连成网络后，除在PLC自动化系统中进行编程外，在每个变频器上也要进行适当的参数设置。

通讯电缆联接后，启动变频器，完成对变频器通讯参数的

4.1基本设置

（1）51.01—模块类型，本参数显示由传动装置探测到的模块型号。其参数值用户不可调整。如果本参数没有定义，则不能在模块与传动之间建立通讯。

（2）51.02—本参数选择通讯协议，“0”为选择Profibus-DP通讯协议。

（3）51.03—本参数为Profibu

s连接选择的PPO类型，“3”为PPO4，但变频器上的PPO类型应与PLC上组态的PPO类型一致。

（4）51.04—本参数用于定义设备地址号，即变频器的站点地址，在Profibus连路上的每一台设备都有一个单的地址。本次设计中两台变频器分别为2、3号站。［1］

4.2过程参数的连接

过程参数互联完成NPBA-12双端口RAM连接器与变频器相应参数的定义和连接，包括主站（PLC）到变频器的连接和变频器到主站（PLC）的连接两部分。在变频器上设定下列连接参数。

（1）从PLC发送到传动装置变频器的PZD值

PZD1—控制字，如变频器的启动使能、停止、急停等控制命令；

PZD2—变频器的频率设定值。

（2）从传动装置变频器发送到PLC的PZD值

PZD1—状态字，如报警、故障等变频器运行状态；

PZD2—变频器的速度实际值、电流实际值等。

5结束语

变频器控制系统采用了Profibus-DP现场总线控制模式后，不但整个系统性强，操作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改。该系统在济钢鲍德彩板有限公司应用以后，运行效果良好，为今后总公司的自动化设备（不同厂家的网络通讯）提供了一个成功。

 的需求将会带来的市场，工业自动化组件供应商越来越多的把以太网协议作为他们产品的标准规范，许多厂商也直接把以太网技术作为新产品的网络连接手段。由于这些供应商的推动，这也就需要机械制造商和终端客户将观念从旧的现场总线技术转变到以太网技术上来。

工业以太网总线正因为有诸多的优点，在国内外逐步得到了的普及，现在已经有大量的配套产品在使用中。如工业以太网HUB，工业以太网防火墙产，工业以太网关，以太网转RS232/RS485设备，以太网A/D模块，以太网D/A模块，以太网AI模块，以太网AO模块，以太网DI模块，以太网DO模块及复合功能模块。

目前以太网还只适合于工业控制网络系统的信息层应用。以太网是Byte级网络，只能部分代替现场总线作用，而将以太网用于现场I/O级，这是目前工控领域研究的热点之一。

而工业以太网技术基础及应用方式多是基于商用以太网发展而来的，在主导的有线网络将技术的基础上，根据工业领域的特点要求，采用以太网通信协议作为基本技术发展而生。工业以太网市场需求十分广泛，无论是新建一条现代化的制造生产线，还是对旧有设备的改造，都会大量使用工业以太网。

对此，工业以太网的市场增长率也始终居高不下，据有关统计，每年新增工业网络接口数量都将会是年的一倍左右。而随着工业以太网技术延展而带动的PLC、DCS及PC_Based等控制类产品的市场容量，是难以计算。

与普通的以太网相比，工业以太网需要解决开放性、实时性、同步性、性、抗干扰性及性等诸多方面的问题，这也是工业自动化厂商不同于普通IT厂商能为工业用户带去大的地方。

DCS控制系统是继PLC之外的一大自动化控制系统，它在化工、火电等领域的应用为广泛，但是生产方面的自动化技术需求进一步提高，传统的DCS系统已不能满足需要，需要进行技术升级。

DCS系统由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或的微处理机实施上一级的控制。

经过这些年来的不断应用，DCS系统在行业发展的一些局限性逐步体现出来。

1对1结构。1台仪表，1对传输线，单向传输1个信号。这种结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。

性差。模拟信号传输不仅度低，且易受干扰。为此采用各种措施提高抗干扰性和传输度，其结果是增加了成本。

失控状态。操作员在控制室既不了解现场模拟仪表的工作状况，也不能对其进行参数调整，不能预测事故，导致操作员对其处于失控状态。因操作员不能及时发现现场仪表故障，而发生事故已屡见不鲜。

互操作性差。尽管模拟仪表已统一4～20mA信号标准，可大部分技术参数仍由制造商自定，致使不同仪表无法互换。因此导致用户依赖制造厂，无法使用性能价格比优的配套仪表，甚至出现个别制造商市场的局面。

DCS发展至今已相当成熟和实用，毫无疑问，它仍是当前工业自动化系统应用及选型的主流，不会随着现场总线技术的出现而立即退出现场过程控制的舞台。面对挑战，DCS将沿着以下趋势继续向前发展。

向综合方向发展，标准化数据通信链路和通信网络的发展，将各种单(多)回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统，以满足工厂自动化要求，并适应开放式的大趋势。

向智能化方向发展，数据库系统、推理机能等的发展，尤其是知识库系统(KBS)和系统(ES)的应用，如自学习控制、远距离诊断、自寻优等，人工智能会在DCS各级实现。与FF现场总线类似，以微处理器为基础的智能设备如智能I/O、PID控制器、传感器、变送器、执行器、人机接口、PLC相继出现。

DCS工业PC化，由IPC组成DCS已成为一大趋势，PC作为DCS的操作站或节点机已很普遍，PC-PLC、PC-STD、PC-NC等就是PC-DCS，IPC成为DCS的硬件平台。

DCS化，DCS为适合各相应领域的应用，就要进一步了解相应的工艺和应用要求，以逐步形成如核电DCS，变电站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。

1．系统配置及通信协议

(1)系统配置

图6-50为利用西门子公司和ABB公司的相关产品来实现的全数字交流调速系统在Profbus-DP网中的通信网络配置图，其中PLC为西门子公司的SIMATICS7-315-2DP，变频器为ACS600系列，NPBA-12为与变频器配套的通信适配器。编程软件为STEP7V5.2，用于对S7-300 PLC进行编程和对Profibus-DP网进行组态和通信配置。上位机采用Wincc5.1进行画面编程和操作。

图6-50 Profibus-DP网络配置图

    (2)通信协议

    在本系统中，S7-300 PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接收变频器反馈的运行状态及故障报警状态信号。变频器与NPBA-12通信适配器模块相连，接入Profibus-DP网中作为从站，接受从主站SIMATICS7-315-2DP的控制。NPBA-12通信适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中，在变频器端的双向RAM中可通过被编址参数排序，向变频器写入控制字、设置值，或读出实际值、诊断信息等参量。变频器现场总线控制系统若从软件角度看，其内容是现场总线的通信协议。Profibus-DP通信协议的数据报文结构分为协议头、网络数据和协议层。网络数据即PPO，包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码；过程数据PZD是变频器运行过程中要输入／输出的一些数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。

    Profibus-DP共有两种类型的网络PPO: -类是无PKW而有2个字或6个字的PZD，另一类是有PKW且还有2个字、6个字或10个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互不影响，各自立工作，从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。

    2．STEP7项目系统的组态及通信编程

    ①使用STEP7V5.2组态软件，进入HardwareConfigure，完成S7-300 PLC硬件组态。

    ②选定S7-315-2DP为主站系统，将NPBA-12的GSD（设备数据库）文件导入STEP7的编程环境中，软件组态NPBA-12到以S7-315-2DP为主站的DP网上，并选定使用的PPO类型。本设计使用PP04，设定站点网络地址。在变频传动装置Profibus-DP的结构中，ABB变频器使用Profibus-DP通信模块（NPBA-12）进行，主要是周期性的，从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站。因此，需要在PLC主程序中调用两个系统功能块SFC14和SFC15来读写这些数据，实现对变频器的通信控制。

    ③在PLC主程序中建立一个数据块，用于与变频器的数据通信；在PLC主程序中建立一变量表，用于观测实时通信效果。

    3．变频器的运行设置

变频器与PLC应用Profibus-DP现场总线连成网络后，除在PLC自动化系统中进行编程外，在每个变频器上也要进行适当的参数设置。连接好通信电缆后，启动变频器，对变频器的通信参数进行设置。

    (1)基本设置

    ①51.01参数用于显示由传动装置检测到的模块型号，用户不可调整其参数值。如果本参数没有定义，则不能在模块与传动装置之间建立通信。

    ②51.02参数用于选择通信协议，为“0”时表示选择Profibus-DP通信协议。

    ③51.03参数用于为Profibus-DP连接选择PPO类型， “3”为PP04，变频器上的PPO类型应与PLC上组态的PPO类型一致。

    ④51.04参数用于定义设备地址号，即变频器的站点地址。在Profibus-DP网络上的每一台设备都有一个单的地址。

    (2)过程参数的连接

    过程参数互联完成NPBA-12双端口RAM连接器与变频器相应参数的定义和连接，包括主站(PLC)到变频器的连接和变频器到主站(PLC)的连接两部分。在变频器上设定下列连接参数。

    ①从PLC发送到传动装置变频器的PZD值。

    IPZD1 -控制字，如变频器的启动使能、停止、急停等控制命令。

    IPZD2 -变频器的频率设定值。

    ②从传动装置变频器发送到PLC的PZD值。

    IPZD1 -状态字，如报警、故障等变频器运行状态。

IPZD2 -变频器的速度实际值、电流实际值等。