变频技术及应用 课件 学习情境5 G120变频器的通信技术

学习情境5

G120变频器的通信技术认识PROFIBUS和PROFINET任务概述：该任务要求了解PROFIBUS和PROFINET通信的知识，知道西门子变频器的PFOFIdrive报文行规和西门子通信的状态字及控制字定义。任务要求如下：1、 了解PROFIBUS通信；2、 了解PROFINET通信；3、 了解PROFINET和PROFIBUS的区别；4、 了解西门子变频器的PFOFIdrive报文行规；5、 掌握G120变频器通信的控制字与状态字；认识PROFIBUS和PROFINET任务要求（1） 了解PROFIBUS和PROFINET通信，以及它们之间的区别；（2） 掌握G120变频器的PFOFIdrive报文行规；（3） 掌握G120变频器通信的控制字与状态字；（4） 能够按照要求选择G120变频器的PFOFIdrive报文；（5） 能够理解G120变频器通信的控制字与状态字，并能熟练应用认识PROFIBUS和PROFINET任务学习：1、PROFIBUS介绍

2、PROFINET介绍3、PROFINET和PROFIBUS的区别4、西门子PROFIdrive行规5、控制字和状态字6、扩展报文一、 PROFIBUS介绍

PROFIBUS(ProcessFieldbus的缩写)是由以西门子为首的13家公司和5家科研机构在联合开发的项目中制定的标准化规范，是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等自动化领域。PROFIBUS有PROFIBUSDP、PROFIBUSFMS和PROFIBUSPA三种通信协议类型。PROFIBUS中最早提出的是PROFIBUSFMS（FMS代表FieldbusMessageSpecification），是一个复杂的通信协议，为要求严苛的通信任务所设计，适用在车间级通用性通信任务。后来在1993年提出了架构较简单，速度也提升许多的PROFIBUSDP（DP代表DecentralizedPeripherals）。PROFIBUSFMS是用在PROFIBUS主站之间的非确定性通信。PROFIBUSDP主要是用在PROFIBUS主站和其远程从站之间的确定性通信，但仍允许主站及主站之间的通信。而PA则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。二、PROFINET介绍基于传统的以太网底层标准协议IEEE802.3的工业以太网PROFINET，是一种新一代工业自动化通信标准，主要是面向工业现场自动化领域。是由PROFIBUS国际组织(PROFIBUSInternational，PI)推出，新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术，保护现有投资。三、 PROFINET和PROFIBUS的区别1.数据传输的带宽PROFIBUS数据传输的带宽最大为12Mbps，PROFINET数据传输的带宽为100Mbps。

2.数据传输的方式PROFIBUS数据传输的方式为半双工，PROFINET数据传输的方式为全双工。3.数据最大长度PROFIBUS一致性数据最大为32bytes，PROFINET一致性数据最大为254bytes。4.用户数据最大长度PROFIBUS用户数据的最大为244bytes，PROFINET用户数据的最大为1400bytes。5.总线最大长度PROFIBUS12Mbps的最大总线长度为100m，PROFINET设备之间的总线长度为100m。6.引导轴PROFIBUS引导轴必须在DP主站中运行，PROFINET引导轴可以运行在任意SIMOTION中。

7.组态和诊断PROFIBUS组态和诊断需要专门的接口模板（例如CP5512），PROFINE可以使用标准的以太网网卡。8.抗干扰性能PROFIBUS如果一个PG接入可能引起通信问题，PROFINETRT一个PG接入可能产生极小的反应，而对于PROFINETIRT接入不会引起任何问题。9.网络诊断PROFIBUS需要特殊的工具进行网络诊断，PROFINET使用IT相关的工具即可。10.主站数PROFIBUS总线上一般只有一个主站，多主站系统会导致DP的循环周期过长；PROFINET任意数量的控制器可以在网络中运行，多个控制器不会影响IO的响应时间。11.终端电阻PROFIBUS总线上的主要故障来源于总线终端电阻不匹配或者较差的接地，PROFINET不需要总线终端电阻。12.通信介质PROFIBUS使用铜和光纤作为通信介质，PROFINET无线WLAN可用于额外的介质。13.站点类型PROFIBUS一个接口只能做主站或从站，PROFINET所有数据类型可以并行使用，PROFINET一个接口可以既做控制器又做IO设备。14.设备位置PROFIBUS不能确定设备的网络位置，PROFINET可以通过拓扑信息确定设备的网络位置。四、 西门子PROFIdrive行规五、控制字和状态字1、控制字控制字就是起到对变频器的工作运行进行控制的一个字。一个16进制的字可以分为16个位，每个控制位都对应不同的含义，例如：启动、停止控制位、OFF2停车控制位、变频器使能控制位、故障复位控制位等。可以通过端子控制的方式或者通信控制的方式控制控制字的各个控制位，从而可以达到控制变频器的目的。G120变频器通过通信接收到的控制字中每一位都有其特定的功能2、状态字变频器的状态字表示的是变频器目前的状态，是运行还是停机，是报警还是故障等。一个16进制的字可以分为16个位，每个控制位都对应不同的含义。通过硬线连接端子的方式或者通信的方式来读取状态字的各个状态位，就可以知道变频器目前的状态。G120变频器通过通信发送的状态字中每一位都代表了变频器不同的状态六、 扩展报文选择一个报文后，变频器会将现场总线接口和相应的信号互联在一起。但是在选择固定报文后，该互联无法被修改。如果要修改互联，则需要选择自由报文999，即扩展报文来实现通信参数的自由互联。通过修改通信参数，不但可以实现报文的扩展，而且可以真正实现报文的自由互联，使调试人员调试通信参数时更加灵活。一、单选题1.PROFIBUSDP的通信速率最大为（）。A．9.6kb/sB.1.5Mb/sC.387.5kb/sD.12Mb/s2.PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，在一个总线上，最多可连接（）个站点。8B.16C.126D.1283.PROFIBUSDP的通信无中继的一个网络段最长可以有（）。200mB.0.5kmC.1kmD.1.2km4.PROFINET的通信速率最大为（）。A．1.5kb/sB.12Mb/sC.387.5kb/sD.100Mb/s认识PROFIBUS和PROFINET5.G120变频器的PROFIdrive报文（）是自由报文。报文1B.报文20C.报文352D.报文999G120变频器PROFIdrive报文PZD表示（）。参数通道B.过程数据C.控制字D.状态字7.G120变频器PROFIdrive报文PKW表示（）。参数通道B.过程数据C.控制字D.状态字8.控制字1的第（）位可以切换指令组数据CDS0。A.0B.7C.10D.15二、多选题1.PROFIBUS有（）通信协议类型PROFIBUSDPB.PROFIBUSFMSC.PROFIBUSPAD.PROFINET2.PROFINET网络布局自由灵活，拓扑形式可以为（）多种形式。A.总线型B.星型C.树形D.环型三、简答题1.PROFIBUS和PROFINET的区别是什么？2.G120变频器的PROFIdrive报文都有哪些？G120变频器与S7-300PLC的profinet通信学习情境5

G120变频器的通信技术G120变频器与S7-300PLC的profinet通信任务概述：本任务采用S7-300PLC通过PROFINET通信实现对G120变频器的控制。完成G120变频器与S7-300PLC的网络连接和通信配置，配置G120变频器和S7-300PLC的PROFIdrive通信报文，在PLC中编写程序，通过PLC的I/O点实现对电动机的启动、停止、速度给定的控制。所需设备：

G120变频器、G120控制单元（带有PN通信接口）、CPU带有PROFINET通信接口的S7-300PLC、安装有STARTER软件和STEP7软件的计算机、profinet网线、USB编程电缆、开关、三相异步电动机、与S7-300PLCI/O连接的按钮和指示灯、操作箱（带有开关、按钮、指示灯、电动电位计和指针表）。所需工具和材料万用表、螺丝刀、拔线钳、扳手、电线。任务要求（1） 完成变频器主回路接线；（2） 完成变频器和S7-300PLC的网络连接；（3） 完成电动机的正向点动和反向点动；（4） 完成按钮、指示灯与S7-300PLCI/O的连接；（5） 完成G120变频器与S7-300PLC的通信配置；（6） 完成G120变频器和S7-300PLC的PROFIdrive通信报文的配置；（7） 实现使用S7-300PLCI/O通过通信控制G120变频器的启停和转速调节。安全要求（1） 送电前检查变频器输入侧无对地短路现象；（2） 送电前检查变频器输出侧无对地短路现象；（3） 检查电动机无短路、断路、接地现象且三相电阻平衡；（4） 检查PLC输入侧无对地短路现象；（5） 检测网线和控制回路按照控制要求接线准确无误；（6） 保证接线正确牢固；（7） 送电后检查面板显示是否正常；（8） 主回路接线时要在变频器停电5分钟后进行，防止触电事故。G120变频器与S7-300PLC的profinet通信任务分析：要完成任务，首先要要建立变频器和控制器之间的PROFINET通信。在建立通信前，首先要完成网络的连接之后，通过以下步骤建立通信，并完成调试：1. 在STEP7中配置G120变频器；2. STEP7硬件组态；3. G120变频器参数设置；4. STEP7编程控制变频器。G120变频器与S7-300PLC的profinet通信任务实施：

要完成任务，首先要进行主回路和控制回路的硬件的接线，USB通信连接，S7-300plc与G120变频器的网络连接。通信设置，然后按照控制回路接线图对变频器进行调试。一、主回路硬件接线

二、控制回路的接线

由于是网络控制，因此变频器只是通过P