ATV71ATV61的ProfibusDP通讯详解.docx

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ATV71ATV61的ProfibusDP通讯详解

ATV71与ATV61的Profibus-DP连接

施耐德（苏州）变频器有限公司市场部

邓黎勇

2006年5月

本文的目的

Profibus-DP网络简介

可选网络连接附件

Step-by-Step实现Profibus-DP连接

1．通讯卡VW3A3307的安装与设置

2．变频器的参数设置

命令通道的设置

读写参数的设置

举例：

读写变频器的加速时间

3．Profibus-DP网络组态（Step-7）

安装ATV71/ATV61变频器的GSD文件

组态Profibus-DP网络

变频器数据的读写

4．Profibus-DP网络组态（PL7）

SyCon：

Profibus-DP网络组态工具

用SyCon软件来配置Profibus-DP网络

PLC编程软件PL7的配置

5．Profibus-DP通讯格式：

PZD区域与PKW区域

6．变频器通讯控制流程DriveCom

7．命令字CMD和状态字ETA

其它

本文的目的：

这篇文章的目的是指导施耐德技术工程师、销售人员、分销商的技术工程师、以及用户的工程师如何用施耐德ATV71/ATV61变频器连接Profibus-DP网络。

文章风格追求简捷易懂，如果有更复杂应用的要求，请在本文的基础上参照ATV71的Profibus中文手册（）。

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Profibus-DP网络简介：

Profibus-DP是一个性能很强的高速现场总线，它符合工业通信的要求。

主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。

Profibus-DP具有两种介质访问方式：

分散方式，使用令牌传递原理。

集中方式，使用主－从通讯原理。

它采用的物理连接可以是RS-485双绞线、双线电缆或光缆，拓扑结构可以是树型、星型、或者环形，波特率从s到12Mbit/s，总线上最多站点（主-从设备）数为126。

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可选网络连接附件：

要实现ATV71/ATV61与Profibus-DP网络的物理连接，Profibus-DP通讯卡VW3A3307是必不可少的。

右图就是ATV71、ATV61所通用的Profibus-DP通讯卡VW3A3307的外形。

作为Profibus-DP网络的从站，该卡有一个标准的九针SUB-D型母接头。

不需要任何额外设备，就可以用标准的Profibus-DP网络电缆及接头连接到Profibus-DP网络。

如果有需要，也可以采用施耐德提供的Profibus-DP接头和电缆来构建网络：

用户也可以自己做连接电缆和接头，VW3A3307的9针接头管脚定义如下：

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Step-by-Step实现Profibus-DP连接

通讯卡VW3A3307的安装与设置：

1.安装

所有通讯卡、IO扩展卡、ControllerInside卡的安装，都按上图所示安装。

2．设置

右图是通讯卡示意图。

1．LED指示灯

2．Profibus-DP寻址开关

3．9针SUB-D型母接头

对于该通讯卡，仅需要做一个设置。

即：

设置Profibus-DP的从站地址

如右图的例子所示，这8个Profibus-DP寻址开关的最低位在右边，最高位在左边。

拨码拨到下面为ON，拨到上面为OFF。

3．地址配置注意事项：

改动地址后，要重新上电才能使用。

地址0和1通常为Profibus-DP主机保留，不能用于从站地址。

建议不要使用地址126，因为它与SSA服务（设置从机地址）以及一些网络配置软件（如Sycon）不兼容。

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变频器的参数设置：

1．命令通道的设置

如果用户要通过Profibus-DP网络实现对变频器的启动、停止和速度给定的控制，则需要对命令通道的相关参数进行设置。

如果仅仅是读取或者修改变频器的一些参数，则可以跳过此段。

通过通讯给定速度：

在变频器的命令菜单里，当变频器插上通讯卡后，给定通道的选项里会新增一项选项：

通信卡。

如果用户需要通过Profibus-DP通讯给定速度，则将给定通道选择为“通信卡”。

通过通讯控制起停：

当变频器插上通讯卡后，命令通道设置的选项里会增加一项“通讯卡”。

如果用户需要通过Profibus-DP通讯控制变频器的起停，则需要将命令通道设置定义为“通讯卡”。

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2．读写参数的设置

在变频器的“通信”菜单里，前两个子菜单分别是INPUT和OUTPUT。

通过对这两个子菜单的设置，我们可以实现变频器和PLC之间的数据交换。

要注意：

这里INPUT和OUTPUT是从PLC的角度去看的！

对于变频器，INPUT是它要发送给PLC的数据，OUTPUT是它接收的来自PLC的数据。

INPUT

这个菜单内含8组参数，从address到address。

用来定义PLC要读取变频器的哪些参数的数据（读）。

OUTPUT

这个菜单内含8组参数，从address到address。

用来定义PLC要修改变频器的哪些参数的数据（写）。

变频器内部有数百个参数可供读写，这些参数都被分门别类地整理并被分配了访问的地址。

参考ATV71中文通讯手册，查找出需要访问的参数的地址，并把这个地址写到INPUT或OUTPUT菜单的参数里，就可以实现对该参数的访问。

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3．举例：

读写变频器的加速时间。

以加速时间（ACC）为例，在手册中（P201）查找到ACC的描述如下：

十进制的逻辑地址9001，既是Profibus-DP的通讯地址，又是Modbus的

通讯地址。

其读写类型为R/W，意为可读可写。

如果我们要通过通讯读取该参数的值，那么我们在INPUT菜单里将8个参数里的一个的值改为9001，我们就可以读取到变频器的加速时间参数的值；如果我们要通过通讯修改该参数的值，那么我们在OUTPUT菜单里将8个参数里的一个的值改为9001，我们就可以修改变频器的加速时间参数的值。

在出厂设置里，INPUT菜单的8组参数初值为：

address：

3201

address：

8604

address：

0

address：

0

address：

0

address：

0

address：

0

address：

0

它的含义是：

我们可以一次读取变频器中8个参数的值，第一个参数是状态字ETA的值（注：

从通讯手册中查找到的状态字ETA的地址是8603，但是3201也是状态字的另一个未公开的地址），第二个参数是输出速度RFRD的值。

其它6个地址都是0，故没有对应的参数。

在出厂设置里，OUTPUT菜单的8组参数初值为：

address：

8501

address：

8602

address：

0

address：

0

address：

0

address：

0

address：

0

address：

0

它的含义是：

我们可以一次修改变频器中8个参数的值，第一个参数是命令字CMD（注：

从通讯手册中查找到的命令字CMD的地址是8601，但是8501也是命令字的另一个未公开的地址）,第二个参数是速度给定LFRD。

其它6个地址都是0，故没有对应的参数。

因此，对于本例，设置：

address：

9001

PLC就可以读取ACC参数。

设置：

address：

9001

PLC就可以修改ACC参数。

综上所述，通过Profibus-DP控制变频器，在变频器参数设置方面也很简单，只需要设置需要读取或修改的参数的地址就可以了。

一般情况下，采用缺省的出厂设置就足够了。

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Profibus-DP网络组态（Step-7）：

本段介绍用西门子PLC做Profibus-DP主站时，如何组态Profibus-DP网络。

无论采用何种组态方式，ATV71/ATV61变频器的GSD文件（）都是必不可少的。

任何从站设备，如果想挂上Profibus-DP网络，都必须提供一个GSD文件。

这个GSD文件起到一个识别其身份、分配其功能的作用。

目前最新的ATV71/ATV61公用的GSD文件（）的创建日期是2005年9月5日。

如果没有确定PLC，那么我们首先推荐用户采用施耐德PLC，施耐德PLC挂Profibus-DP网络是非常便捷的。

对于已经选定了西门子PLC的用户，必然是对西门子PLC比较熟悉，因此本文不再详细介绍西门子Step-7软件的使用方法和编程细节。

1．安装ATV71/ATV61变频器的GSD文件

在Step-7软件的硬件配置画面（HardwareConfig），选择菜单Options下的InstallNewGSD...

在随后的弹出窗口中，找到GSD文件所在的文件夹，并安装。

安装完成后，在Step-7的HWConfig窗口，右侧的可选设备中，会增加一项ATV71/61-Profibus-DP。

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2．组态Profibus-DP网络

鼠标点击该设备并拖动到左侧的Profibus-DP网络，就完成了将ATV71/ATV61组态到Profibus-DP网络的过程。

组态完成后的画面如下图所示：

上图所示的组态画面共有三个窗口，左上侧的窗口是Profibus-DP网络部分

（1），左下的窗口是分配给设备的地址

（2），右侧窗口是可选的Profibus-DP设备（3）。

鼠标点击1所示的ATV71/ATV61变频器图标，则在2所示的部分就显示了分配给该变频器的变量地址。

分配的地址共分两部分，Slot1显示的是Profibus-DP通讯的PKW区域，占4个输入字和4个输出字。

它们分别是PIW256、PIW258、PIW260、PIW262，和PQW256、PQW258、PQW260、PQW262。

Slot2显示的是Profibus-DP通讯的PZD区域，占10个输入字和10个输出字。

它们分别是：

PIW264…PIW282，和PQW264…PQW282。

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3．变频器数据的读写

经过上述步骤，我们就可以在PLC中读写变频器的数据了。

在第6页和第7页中，我们提到变频器可以定义8个输入字INPUT和8个输出字OUTPUT。

这16个字就对应到了上图所示的Profibus-DP的PZD区域的前8个输入字和前8个输出字。

最后两个输入字和最后两个输出字系统留做备用。

比如，在出厂设置里，INPUT的定义如下：

address：

3201->PIW264

address：

8604->PIW266

address：

0->PIW268

address：

0->PIW270

address：

0->PIW272

address：

0->PIW274

address：

0->PIW276

address：

0->PIW278

3201和8604分别是变频器状态字（ETA）的地址和输出速度（RFRD）的地址。

对应到PLC，就分别是PIW264和PIW266的值。

因此，经过上述步骤的配置后，PLC程序就可以直接从PIW264和PIW266来获得状态字和输出速度的值了。

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Profibus-DP网络组态（PL7）：

本段介绍采用施耐德PLC（以Premium为例）组态Profibus-DP网络的方法。

正如前文所说，不论用哪种方法来组态网络，ATV71/ATV61变频器的GSD文件（）都是必不可少的。

当用施耐德PLC做Profibus-DP主站时，我们采用SyCon软件来组态网络。

与用西门子Step-7软件不同的是，Step-7需要安装GSD文件，而SyCon仅需要把GSD文件拷贝的其目录下就可以了。

缺省的GSD文件目录是：

C:

\ProgramFiles\Schneider\SyCon\Fieldbus\PROFIBUS\GSD

1．SyCon：

Profibus-DP网络组态工具

SyCon是一个独立的软件，可以用来组态Profibus-DP、CAN-OPEN、InterBus三种网络。

我们用该软件完成网络组态后，将组态好的网络保存成一个文件，然后用我们的PLC编程软件上载上来就可以使用了。

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2．用SyCon软件来配置Profibus-DP网络

运行SyCon软件：

新建一个网络组态，并且选择Profibus网络：

首先，我们来配置Profibus-DP网络的主站，按下图所示的步骤，点击表示主站的图标，然后在下面的配置窗口点击主站所在的位置：

在随后弹出的主站选择窗口中选择Premium的Profibus-DP通讯模块TSXPBY100，加入后点击OK确定。

这样，我们就把Profibus-DP网络的主站配置完成了。

此时SyCon软件的画面如下图所示：

用类似的方法，我们来配置Profibus-DP的从站。

首先，点击插入从站的图标，然后在从站位置点击。

然后选择并加入从站设备，可以看到软件给自动分配的地址。

这个地址也可以根据需要修改。

2

这样，我们就给Profibus-DP网络配置了一个ATV71/ATV61从站：

如果网络有不止一个从站，可以重复上述步骤，增加从站单元。

如果我们双击表示从站的图标，就可以打开从站配置窗口：

从上面的从站配置窗口我们可以看到，该站共占用了14个输入字和14个输出字，其中Profibus-DP通讯格式的PKW区域占了4个输入字和4个输出字，PZD区域占了10个输入字和10个输出字。

对于了解Profibus-DP通讯格式的读者，你们知道选择不同的PPO，就可以给每个从站配置不同长度的输入字和输出字。

但是，很不幸的是，对于ATV71和ATV61，这些字的数量和格式是无法修改的，每个站都必须占满14个输入字和14个输出字。

只有这一个选择。

做完上面的配置工作后，我们接下来要做的工作，是把这个配置保存下来。

供PLC软件上载。

参考下图所示的画面，首先，我们要点击主站模块，保证目前选中的是Profibus-DP网络的主站。

然后，选择File菜单下的Save，保存该配置，并Export->ASCII，产生一个CNF文件。

经过上述步骤后，我们就完成了Profibus-DP网络的组态工作，并且得到了一个配置文件*f。

通过它，我们就可以进行下一步工作：

配置PLC软件PL7。

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3．PLC编程软件PL7的配置

PL7软件是施耐德Premium和MicroPLC的编程软件，本段以PL7为例，说明如何完成搭建Profibus-DP网络的最后一步。

首先，运行软件，并进入硬件配置画面，选择并配置PLC的硬件模块，尤其是Profibus-DP的主站模块TSXPBY100:

双击该模块，进入配置窗口：

点击LoadCNF按钮，将我们上一步产生的配置文件上载上来。

在上图所示的例子里，我们配置了一个主站和两个从站，它们的地址分别是1、2、3。

点击选中地址2表示的从站，在右下侧的Profibus-DPSlaveData中可以看到分配给该从站从%（即%）到%共14个输入字和从%到%共14个输出字。

其对应关系如下：

%PKW

%PKW

%PKW

%PKW

%address：

3201

%address：

8604

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%保留

%保留

%PKW

%PKW

%PKW

%PKW

%address：

8501

%address：

8602

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%address：

0

%保留

%保留

配置完成后保存，我们就完成了Profibus-DP网络的配置工作。

PLC程序的变量%就是变频器状态字ETA的值（地址3201），%就是变频器输出频率RFRD的值（地址8604）；如果修改%，则就是在给变频器发送命令字CMD（地址8501），修改%，就是修改变频器的给定速度LFRD（地址8602）。

同理，如果要访问变频器其它参数，则只需要在通讯手册中查找到该参数的地址，然后利用变频器的面板，修改这两组参数的地址，就可以把它们对应到PLC的寄存器中了。

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Profibus-DP通讯格式：

PZD区域与PKW区域：

前文提到，Profibus-DP通讯有PKW区域和PZD区域。

以输出字为例，从%到%共14个字，前4个字是PKW组于，后10个字是PZD区域，如下图所示：

无论是PKW区域，还是PZD区域，都可以独自用来读写从站的参数。

不同的是，如果用PZD区域读写参数，在变频器的ScannerInput和ScannerOutput参数里定义好需要访问的变量的地址后，就可以直接通过对应的%IW和%QW参数访问了。

而如果用PKW区域访问参数，则是通过这四个PKW字的组合来访问。

首先，不论是读变频器的参数，还是写变频器的参数，都要通过%QW来给变频器发命令。

这时四个PKW的字的定义如下：

PKE:

要访问参数的逻辑地址

R/W:

请求码，0代表无请求，1代表读请求，2代表写请求（注：

仅针对ATV71/ATV61）

PWE:

读请求时无意义，写请求时是要写的值

命令发送后，从%IW对应的四个PKW字可以读到反馈信息，下图是14个输入字的定义：

PKE:

要访问参数的逻辑地址

R/W/N:

响应码，0代表无响应，1代表读请求成功，2代表写请求成功，7代表出错（注：

仅针对ATV71/ATV61）

PWE:

若请求成功，则代表参数值，若请求不成功，则：

0代表地址错误，1代表无法进行写操作

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变频器通讯控制流程DriveCom：

对于仅仅通过通讯读写一些参数的应用，上述的内容已经能够满足需要了。

但是如果要通过通讯来控制变频器的启停，那么用通讯方式和用端子方式是有区别的。

变频器处于端子控制方式时，比如两线制控制，LI1为正转，LI2为反转。

变频器上电就显示Ready。

我们闭合LI1，变频器即按照给定的速度运转，断开LI1，变频器则停车。

但是，在这种情况下，如果变频器内部有诸如短路等故障，上电即Ready会造成一些不可预测的后果。

因此，在通讯方式下，变频器是分阶段检测其状态，并且反阶段投入使用的。

参考下图（ATV71变频器通讯手册第20页），当变频器上电时，如果没有故障，则变频器处于状态2（通电被（杯）禁止）。

此时变频器状态是NST，如果通了三相交流电，则状态字ETA最后两位的值为16进制的50，否则是16进制的40。

这时，给变频器发命令字CMD=16#0006，如果变频器无故障，则变频器进入状态3（通电准备好）。

这时，如果通了三相交流电，则状态字ETA最后两位的值为16进制的31，否则是16进制的21。

然后我们给变频器发命令字CMD=16#0007，则变频器完成起动准备，进入状态4。

此时三相电必须加上。

状态字ETA=16#**33。

如果要运行，我们给变频器发命令字CMD＝16#000F（正转），则变频器进入状态5。

此时如果要停车，我们给变频器发命令字CMD＝16#0007，则变频器返回状态4。

在大多数情况下，变频器在状态4和状态5之间切换，只有当出现快速停车、故障、或者重新上电后，才需要再根据下图的流程表确定如何响应。

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命令字CMD和状态字ETA：

下面是对命令字CMD各个位的定义和一些常见命令的例子。

注意：

有的位是0有效

下面是对状态字ETA各个位的定义

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其它：

本文的内容到次就结束了，感谢大家的耐心阅读。

对于ATV71、ATV61连接Profibus-DP网络，如果大家感觉上述内容过于简单，请参考以下资料。

ATV71用户手册通讯参数

ATV71用户手册ProfibusDPVW3A3307

ATV71异步电机变频器编程手册

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