基于PROFIBUS―DP总线的Danfoss变频器应用
The Control of Frequency converters-Danfoss Based on Profibus-DP
一、 概 述
PROFIBUS―DP是一种坚固耐用、功能强大、开放性好的通讯总线,主要用于与现场设备的连接并快速、循环地进行数据交换。除此之外还具有如下优点：
•符合现代控制思想——集散控制，从而提高系统的实时性和可靠性；
•通过PROFIBUS―DP总线不但能够将不同生产厂商的控制元件（带DP口）连接起来，形成一个兼容、完善的控制系统，而且有利于提高系统的灵活性和可移植性； •由于PROFIBUS―DP总线的使用，烟厂根据需要能够很方便地组建信息化管理网络。
所以，PROFIBUS―DP总线深受设计者和用户的欢迎。
Danfoss变频器是由丹佛斯公司生产的、广泛使用的一种变频调速产品。由于其采用了崭新的VVC PLUS控制原理，在整个速度范围内能承受极大的负载冲击，同时对参数的变化能做出快速的反应，另外它还具有体积小（书本式设计）、操作简单等优点。本文主要针对采用PROFIBUS—DP总线如何来实现Danfoss变频器的控制，以达到与上、下游机速度相匹配。此控制在烟机生产线产品中具有一定的典型性，可不加修改地进行移植复用。 二、 硬件电路
下面的硬件电路是某卷烟厂制丝线PROFIBUS―DP总线的一部分，现拿来用以说明基于PROFIBUS―DP总线的Danfoss变频器应用。
图1 硬件电路示意图
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(1) 当系统满足某些条件时：PLC →通过PROFIBUS―DP总线控制电机的启停、运行速度；
(2) 通过PROFIBUS―DP总线，变频器向PLC反馈电机M运行的状态信息，如:电机运行速度、电机扭矩等。 三、变频器参数设置
带DP接口的Danfoss变频器除了参数组0～参数组6的设置外,还必须针对PROFIBUS―DP总线通讯进行如下参数的设置: (1)512报文结构（TELEGRAM PROFILE）：DANFOSS [1]
Danfoss变频器(带DP接口)与PROFIBUS―DP总线通讯有两种控制字结构可供选择：PROFIDRIVE[1]和DANFOSS[1],其中PROFIDRIVE为国际标准, DANFOSS[1] 为丹佛斯标准。在此选择丹佛斯标准进行介绍。
(2)800 PROTOCOL SELECT:PROFIBUS DP [1] 本系统作为DP Master站故变频器800参数设置为PROFIBUS DP [1],遵从EN50170国际标准。
(3)801 BAUD RATE SELECET:12000 Kbaud [2] 此为通讯时数据传输速度(波特率) 。
(4)805 BIT 10 FUNCTION:BIT 10=1→CTW ACTIVE [2]
可编程控制器(PLC)通过总线采用控制字(CTW)对变频器进行实时控制:传输启/停信号、电机运行设定值等信息。同时变频器将运行时的状态信息采用状态字(STW)的形式通过总线反馈给可编程控制器(PLC) 。据此应将控制字(CTW)激活,进行上述设置。 (5)904 PPO TYPE SELECT:PPO TYPE 4[2] PLC与变频器之间的交换信息(CTW/ STW)都是以PPO的形式进行的，PPO是它们之间传输数据的结构形式。有关PPO的说明将在后面的软件编程部分介绍。 另外，在Danfoss变频器DP接口卡上还必须进行如下设置： ·通过开关S1设置终端电阻；
·通过开关S2、S3设置DP Slave站地址（或通过参数918设置）。 四、软 件 编 程
对通讯接口进行编程时，首先应在西门子可编程控制器(CPU414-2DP) STEP 7编程软件中进行硬件配置[3]。
4．1编程硬件配置
硬件配置窗口如下：
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图2 硬件配置
(1)安装GSE文件
在西门子可编程控制器(CPU414-2DP) 编程软件STEP 7中打开硬件配置窗口，然后选择option菜单中的Installing new gse子菜单功能，进行Danfoss变频器GSE配置文件(由丹佛斯公司提供)的安装，当安装成功时便可在hardware catalog硬件配置表中找到PROFIBUS-DP元件：Danfoss变频器。 (2) 配置DP Master站
在STEP 7硬件配置窗口的PLC机架上添加处理模块CPU414-2DP，然后双击CPU414-2DP模块的DP单元弹出其属性对话框。在general子菜单中进行PROFIBUS网络、传输速度、以及站地址的相关设置；在operation mode子菜单中进行DP master站的设置。当上述设置完成时CPU414-2DP处理模块的DP尾部将出现“”(PROFIBUS―DP总线) 。 (3)配置I/O
在硬件配置窗口中选择PROFIBUS―DP总线“” ，当其反黑显示时打开hardware catalog硬件配置表进行Danfoss变频器的DP总线配置。同时必须将变频器的DP通讯设置成PPO 4 WORD CONSIST PCD ，以便与变频器904参数的设置相一致。 最后可选择
功能按钮，检测硬件配置是否正确。
4．2 接口通讯
编写出正确的接口程序首先必须对Danfoss变频器(VLT)与Master站(CPU414-2DP)之间的通讯文本结构PPO以及CPU414-2DP处理模块的SFC14和SFC15
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有着较深入的了解。
（1）文本结构PPO
Danfoss变频器(VLT)与Master站(CPU414-2DP)之间的通讯是通过PPO来完成的。一方面通过PPO将控制字(CTW) 、速度设定值(MRV)等由Master站传输给Danfoss变频器；另一方面通过PPO将状态字(STW) 、当前输出频率(MAV)等由Danfoss变频器反馈给Master站。Danfoss变频器(VLT)共有5种不同类型的PPO可供选择，在此主要介绍本例所使用的类型PPO TYPE 4。
PPO 4文本结构 CTW STW 1 MRV MAV 2 PCD 3 PCD 4 PCD 5 PCD 6 •由Master站传输给变频器(VLT)的PPO 4 CTW: 控制字 占用第1、2字节； MRV: 速度设定值 占用第3、4字节；
PCD: 过程数据(4个) 占用第5～第12字节 主要用来修改变频器参数； •由变频器(VLT)反馈给Master站的PPO 4 STW: 状态字 占用第1、2字节； MAV: 速度反馈值 占用第3、4字节；
PCD: 过程数据(4个) 占用第5～第12字节 主要用来反馈变频器状态信息(如:
速度、扭矩等)；
（2）通讯模块SFC14和SFC15
西门子CPU414-2DP型PLC通过DP Master站访问DP I/O时可以调用STEP 7中的专用通讯接口模块SFC14和SFC15（也可以直接访问DP I/O端口，但对于挂于DP网上的智能仪表，建议采用采用通讯接口模块SFC14和SFC15访问）。
•SFC14通讯模块主要用来访问分布式输入(模拟量/数字量输入) ，其功能图如下所示:
图3 SFC14通讯模块 参数描述
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数据类功能描述 型 EN 输入 BOOL 使能端，当EN=1时调用SFC14模块 LADDR 输入 WORD 分布式输入的起始地址，配置变频器时由系统给定 ENO 输出 BOOL 当SFC14被执行时ENO=1 RET-VAL 输出 INT 当SFC14被执行时的状态代码 RECORD 输出 ANY 输入数据的存放地址及长度 •SFC15通讯模块主要用来访问分布式输出(模拟量/数字量输出) ，其功能图如下所示: 参数 I/O定义
图4 S FC15通讯模块
参数描述 参数 EN LADDR RECORD ENO RET-VAL I/O定义 输入 输入 输入 输出 输出 数据类型 BOOL WORD ANY BOOL INT 功能描述 使能端，当EN=1时调用SFC15模块 分布式输出的起始地址，配置变频器时由系统给定 输出数据的存放地址及长度 当FC2被执行时ENO=1 当SFC15被执行时的状态代码 4．3接口程序设计
在编写接口程序时主要是调用通讯模块SFC14和SFC15读、写PPO 4通讯文本，其程序举例如下所示:
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图5：程序举例
说明：Network1中调用SFC14读取变频器的工作状态参数，存放在MW10~MW16的四个字中；Network2中调用SFC15向变频器中写入控制字，控制其启动、停止以及频率。在编辑Network2时，事先将控制启动或停止的控制字代码写入MW20中，将控制频率的控制字写入MW22中，完成之后，利用SFC15一次将两个字写入变频器。
五、更换变频器需要注意事项（额外）：
1：变频器拿到车间进行更换前首先要用压缩空气对其内外灰尘和冷凝水吹扫干净。 2：把原先变频器控制卡拆下（需要用内六角）
3：更换新变频器后要插接好变频器网线，必须用专用固定卡固定好，并且要使网线屏蔽层和固定卡充分接触。
4：安装后地线必须连接良好，送电前，要测量进线端电阻及绝缘性是否正常。
如果使用大变频器暂时代替小变频器，要对一些主要参数进行修改。 如电机功率（102）、电机电流（105）。如果需要改变变频器频率（104）
六、几个重要的报警代码
1：过电压，代码7 2：欠电压，代码8 3：逆变器过载，代码9 4：电动机过热，代码10
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5：转矩极限，代码12 6：过流，代码13
7：接地故障，代码14
8：HPFB总线超时，代码18 9：控制卡故障，代码20
10：散热片温度过高，代码29 11：电动机缺相，代码30、31、32 12：现场总线通讯故障，代码34
当故障复位后，会显示频率0:0HZ并一直闪烁，需要按一下start,等不再闪烁时才可以正常启动
结束语
本文为基于PROFIBUS―DP总线的Danfoss变频器的应用提供了一种方法。为智能仪表的PROFIBUS―DP网络设置提供了借鉴。
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