變頻技術(shù)及應用 課件 學習情境5 G120變頻器的通信技術(shù)

學習情境5

G120變頻器的通信技術(shù)認識PROFIBUS和PROFINET任務概述：該任務要求了解PROFIBUS和PROFINET通信的知識，知道西門子變頻器的PFOFIdrive報文行規(guī)和西門子通信的狀態(tài)字及控制字定義。任務要求如下：1、 了解PROFIBUS通信；2、 了解PROFINET通信；3、 了解PROFINET和PROFIBUS的區(qū)別；4、 了解西門子變頻器的PFOFIdrive報文行規(guī)；5、 掌握G120變頻器通信的控制字與狀態(tài)字；認識PROFIBUS和PROFINET任務要求（1） 了解PROFIBUS和PROFINET通信，以及它們之間的區(qū)別；（2） 掌握G120變頻器的PFOFIdrive報文行規(guī)；（3） 掌握G120變頻器通信的控制字與狀態(tài)字；（4） 能夠按照要求選擇G120變頻器的PFOFIdrive報文；（5） 能夠理解G120變頻器通信的控制字與狀態(tài)字，并能熟練應用認識PROFIBUS和PROFINET任務學習：1、PROFIBUS介紹

2、PROFINET介紹3、PROFINET和PROFIBUS的區(qū)別4、西門子PROFIdrive行規(guī)5、控制字和狀態(tài)字6、擴展報文一、 PROFIBUS介紹

PROFIBUS(ProcessFieldbus的縮寫)是由以西門子為首的13家公司和5家科研機構(gòu)在聯(lián)合開發(fā)的項目中制定的標準化規(guī)范，是一種國際化的、開放的、不依賴于設備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。它廣泛應用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等自動化領(lǐng)域。PROFIBUS有PROFIBUSDP、PROFIBUSFMS和PROFIBUSPA三種通信協(xié)議類型。PROFIBUS中最早提出的是PROFIBUSFMS（FMS代表FieldbusMessageSpecification），是一個復雜的通信協(xié)議，為要求嚴苛的通信任務所設計，適用在車間級通用性通信任務。后來在1993年提出了架構(gòu)較簡單，速度也提升許多的PROFIBUSDP（DP代表DecentralizedPeripherals）。PROFIBUSFMS是用在PROFIBUS主站之間的非確定性通信。PROFIBUSDP主要是用在PROFIBUS主站和其遠程從站之間的確定性通信，但仍允許主站及主站之間的通信。而PA則是用于過程自動化的總線類型，它遵從IEC1158-2標準。該項技術(shù)是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。二、PROFINET介紹基于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)底層標準協(xié)議IEEE802.3的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET，是一種新一代工業(yè)自動化通信標準，主要是面向工業(yè)現(xiàn)場自動化領(lǐng)域。是由PROFIBUS國際組織(PROFIBUSInternational，PI)推出，新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標準。PROFINET為自動化通信領(lǐng)域提供了一個完整的網(wǎng)絡解決方案，囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)絡安全等當前自動化領(lǐng)域的熱點話題，并且，作為跨供應商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線(如PROFIBUS)技術(shù)，保護現(xiàn)有投資。三、 PROFINET和PROFIBUS的區(qū)別1.數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸扨ROFIBUS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捵畲鬄?2Mbps，PROFINET數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挒?00Mbps。

2.數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞絇ROFIBUS數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綖榘腚p工，PROFINET數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綖槿p工。3.數(shù)據(jù)最大長度PROFIBUS一致性數(shù)據(jù)最大為32bytes，PROFINET一致性數(shù)據(jù)最大為254bytes。4.用戶數(shù)據(jù)最大長度PROFIBUS用戶數(shù)據(jù)的最大為244bytes，PROFINET用戶數(shù)據(jù)的最大為1400bytes。5.總線最大長度PROFIBUS12Mbps的最大總線長度為100m，PROFINET設備之間的總線長度為100m。6.引導軸PROFIBUS引導軸必須在DP主站中運行，PROFINET引導軸可以運行在任意SIMOTION中。

7.組態(tài)和診斷PROFIBUS組態(tài)和診斷需要專門的接口模板（例如CP5512），PROFINE可以使用標準的以太網(wǎng)網(wǎng)卡。8.抗干擾性能PROFIBUS如果一個PG接入可能引起通信問題，PROFINETRT一個PG接入可能產(chǎn)生極小的反應，而對于PROFINETIRT接入不會引起任何問題。9.網(wǎng)絡診斷PROFIBUS需要特殊的工具進行網(wǎng)絡診斷，PROFINET使用IT相關(guān)的工具即可。10.主站數(shù)PROFIBUS總線上一般只有一個主站，多主站系統(tǒng)會導致DP的循環(huán)周期過長；PROFINET任意數(shù)量的控制器可以在網(wǎng)絡中運行，多個控制器不會影響IO的響應時間。11.終端電阻PROFIBUS總線上的主要故障來源于總線終端電阻不匹配或者較差的接地，PROFINET不需要總線終端電阻。12.通信介質(zhì)PROFIBUS使用銅和光纖作為通信介質(zhì)，PROFINET無線WLAN可用于額外的介質(zhì)。13.站點類型PROFIBUS一個接口只能做主站或從站，PROFINET所有數(shù)據(jù)類型可以并行使用，PROFINET一個接口可以既做控制器又做IO設備。14.設備位置PROFIBUS不能確定設備的網(wǎng)絡位置，PROFINET可以通過拓撲信息確定設備的網(wǎng)絡位置。四、 西門子PROFIdrive行規(guī)五、控制字和狀態(tài)字1、控制字控制字就是起到對變頻器的工作運行進行控制的一個字。一個16進制的字可以分為16個位，每個控制位都對應不同的含義，例如：啟動、停止控制位、OFF2停車控制位、變頻器使能控制位、故障復位控制位等。可以通過端子控制的方式或者通信控制的方式控制控制字的各個控制位，從而可以達到控制變頻器的目的。G120變頻器通過通信接收到的控制字中每一位都有其特定的功能2、狀態(tài)字變頻器的狀態(tài)字表示的是變頻器目前的狀態(tài)，是運行還是停機，是報警還是故障等。一個16進制的字可以分為16個位，每個控制位都對應不同的含義。通過硬線連接端子的方式或者通信的方式來讀取狀態(tài)字的各個狀態(tài)位，就可以知道變頻器目前的狀態(tài)。G120變頻器通過通信發(fā)送的狀態(tài)字中每一位都代表了變頻器不同的狀態(tài)六、 擴展報文選擇一個報文后，變頻器會將現(xiàn)場總線接口和相應的信號互聯(lián)在一起。但是在選擇固定報文后，該互聯(lián)無法被修改。如果要修改互聯(lián)，則需要選擇自由報文999，即擴展報文來實現(xiàn)通信參數(shù)的自由互聯(lián)。通過修改通信參數(shù)，不但可以實現(xiàn)報文的擴展，而且可以真正實現(xiàn)報文的自由互聯(lián)，使調(diào)試人員調(diào)試通信參數(shù)時更加靈活。一、單選題1.PROFIBUSDP的通信速率最大為（）。A．9.6kb/sB.1.5Mb/sC.387.5kb/sD.12Mb/s2.PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)，在一個總線上，最多可連接（）個站點。8B.16C.126D.1283.PROFIBUSDP的通信無中繼的一個網(wǎng)絡段最長可以有（）。200mB.0.5kmC.1kmD.1.2km4.PROFINET的通信速率最大為（）。A．1.5kb/sB.12Mb/sC.387.5kb/sD.100Mb/s認識PROFIBUS和PROFINET5.G120變頻器的PROFIdrive報文（）是自由報文。報文1B.報文20C.報文352D.報文999G120變頻器PROFIdrive報文PZD表示（）。參數(shù)通道B.過程數(shù)據(jù)C.控制字D.狀態(tài)字7.G120變頻器PROFIdrive報文PKW表示（）。參數(shù)通道B.過程數(shù)據(jù)C.控制字D.狀態(tài)字8.控制字1的第（）位可以切換指令組數(shù)據(jù)CDS0。A.0B.7C.10D.15二、多選題1.PROFIBUS有（）通信協(xié)議類型PROFIBUSDPB.PROFIBUSFMSC.PROFIBUSPAD.PROFINET2.PROFINET網(wǎng)絡布局自由靈活，拓撲形式可以為（）多種形式。A.總線型B.星型C.樹形D.環(huán)型三、簡答題1.PROFIBUS和PROFINET的區(qū)別是什么？2.G120變頻器的PROFIdrive報文都有哪些？G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信學習情境5

G120變頻器的通信技術(shù)G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信任務概述：本任務采用S7-300PLC通過PROFINET通信實現(xiàn)對G120變頻器的控制。完成G120變頻器與S7-300PLC的網(wǎng)絡連接和通信配置，配置G120變頻器和S7-300PLC的PROFIdrive通信報文，在PLC中編寫程序，通過PLC的I/O點實現(xiàn)對電動機的啟動、停止、速度給定的控制。所需設備：

G120變頻器、G120控制單元（帶有PN通信接口）、CPU帶有PROFINET通信接口的S7-300PLC、安裝有STARTER軟件和STEP7軟件的計算機、profinet網(wǎng)線、USB編程電纜、開關(guān)、三相異步電動機、與S7-300PLCI/O連接的按鈕和指示燈、操作箱（帶有開關(guān)、按鈕、指示燈、電動電位計和指針表）。所需工具和材料萬用表、螺絲刀、拔線鉗、扳手、電線。任務要求（1） 完成變頻器主回路接線；（2） 完成變頻器和S7-300PLC的網(wǎng)絡連接；（3） 完成電動機的正向點動和反向點動；（4） 完成按鈕、指示燈與S7-300PLCI/O的連接；（5） 完成G120變頻器與S7-300PLC的通信配置；（6） 完成G120變頻器和S7-300PLC的PROFIdrive通信報文的配置；（7） 實現(xiàn)使用S7-300PLCI/O通過通信控制G120變頻器的啟停和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。安全要求（1） 送電前檢查變頻器輸入側(cè)無對地短路現(xiàn)象；（2） 送電前檢查變頻器輸出側(cè)無對地短路現(xiàn)象；（3） 檢查電動機無短路、斷路、接地現(xiàn)象且三相電阻平衡；（4） 檢查PLC輸入側(cè)無對地短路現(xiàn)象；（5） 檢測網(wǎng)線和控制回路按照控制要求接線準確無誤；（6） 保證接線正確牢固；（7） 送電后檢查面板顯示是否正常；（8） 主回路接線時要在變頻器停電5分鐘后進行，防止觸電事故。G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信任務分析：要完成任務，首先要要建立變頻器和控制器之間的PROFINET通信。在建立通信前，首先要完成網(wǎng)絡的連接之后，通過以下步驟建立通信，并完成調(diào)試：1. 在STEP7中配置G120變頻器；2. STEP7硬件組態(tài)；3. G120變頻器參數(shù)設置；4. STEP7編程控制變頻器。G120變頻器與S7-300PLC的profinet通信任務實施：

要完成任務，首先要進行主回路和控制回路的硬件的接線，USB通信連接，S7-300plc與G120變頻器的網(wǎng)絡連接。通信設置，然后按照控制回路接線圖對變頻器進行調(diào)試。一、主回路硬件接線

二、控制回路的接線

由于是網(wǎng)絡控制，因此變頻器只是通過P