西门子PLC通讯控制S120变频器,PLC程序加变频参数，你也可以学会！

今天我们来讲解一下西门子PLC使用通讯控制S120变频器

通过DP总线实现S7-300与SINAMICS S120通讯

1.1 DP总线通讯功能

S7-300与SINAMICS S120之间DP通讯借助于系统功能块SFC14/SFC15进行周期性数据通讯。周期性数据交换指的是数据的实时交换，如控制字和设定值。

1.2 DP地址设定

驱动侧,S120上通过拨码开关来设置DP地址,设定范围为1-126.

当所有拨码拨至ON或者OFF状态时，通过P918参数设置DP地址。

1.3 STEP7硬件配置

在STEP7中新建项目，点击Insert-Station-2. Simatic 300 Station

打开硬件组态，新建DP NETWORK，在CATALOG中选择相应S120产品,如SINAMICS S120 CU320,将其加入DP总线，DP地址设置应与驱动侧设置地址一致。

选择相应的S120Firmware版本，如V2.5

此时会要求选择Message frame，点击选中Object1，然后点击Delete slot,

这时Message frame selection为None。点击OK。

保存编译硬件组态，将其下载至PLC中。

注：此时仅将PLC硬件配置完成，S7-300与S120之间通讯尚未建立，CPU会BF灯亮，SF等闪烁，S120侧LED DP灯不亮。

1.4 S120配置

打开STEP7，此时会出现SINAMICS S120 CU320,点击Open Object打开S120项目。

打开S120项目后，选择在线Connect to target system

若是新的CF卡可选择自动配置Automatic Configuration，通过DRIVE-CLIQ口将S120硬件配置装载至PG电脑。

若是旧CF已有配置，可选择工厂复位，将参数复位到出厂状态。

点击Start automatic configuration按钮，开始自动配置

提示选择S120驱动类型，选择SERVO伺服方式。

配置完毕出现下图画面，点击close

此时需要离线配置，点击Disconnect from target system

配置驱动SERVO_02，点击Confiure DDS

出现S120驱动配置画面，将前三项都打勾，激活基本定位功能。

配置MotorModule，由于之前已有Drive-CLIQ将配置读上来，直接Continue

出现提示，将P0864 Infeed in operation设为1

配置电机，直接由Connection X1通过DriveCLIQ读出电机信息

选择电机是否有抱闸刹车

选择编码器类型

已有DriveCLIQ读出

在Mechanics画面中

设置传动比，Load revolutions 和Motor revolutions

设置S120电机一圈所对应的长度单位LU。

LU per load revolutions（position setpoint/actual）画面中将值设为了10000，即电机一圈代表走了10000个LU

注：LU per load revolutions（position setpoint/actual）设置的值与编码器精度有关，不能大于LU per load revolutions(Encoder revolutions)的值

Active modulo correction

激活模态，对于电机设定的长度和实际长度从360000LU开始回到0，循环执行。即0-360000再回到0.

选择通讯报文，对于基本定位的报文选择SIEMENS telegram110，PZD-12/7

完成配置。

点击SINAMICS_S120_CU320下Configuration

可以看到会有红色惊叹号，且地址为问号，点击Transfer to HW Config

将配置传送到硬件组态中。点击ACTIVE按钮并将其激活。保存编译。

再返回到SINAMICS_S120_CU320下Configuration画面，可以看到

红色惊叹号变为蓝色的勾，地址也已经分配为256开始的地址。

保存编译整个项目。连线。下载整个项目。

1.5 S7-300中通讯编程

利用SFC14和SFC15读写S120，达到通讯控制S120的目的。

SFC14读，占用7个PZD

在LADDR填写S120硬件地址，256对应16进制即W#16#100

RECORD中填写设定DB地址 P#DB2.DBX0.0 BYTE 14，即从DB2.DBX0.0开始的14个BYTE的地址分配为从S120里读出的PZD值

RET_VAL 返回值 显示故障信息

SFC15写，占用12个PZD

在LADDR填写S120硬件地址，256对应16进制即W#16#100

RECORD中填写设定DB地址 P#DB1.DBX0.0 BYTE 20，即从DB1.DBX0.0开始的20个BYTE的地址分配为向S120里写的PZD值

RET_VAL 返回值 显示故障信息

定义相对应的DB块 DB1 DB2

1.6 基本定位

1.6.1 JOG点动

S120中基本定位功能的点动有两种方式

速度方式：点动按钮按下，轴以设定的速度运行直至按钮释放

位置方式：点动按钮按下并保持，轴以设定的速度运行至目标位置后自动停止

在通过通讯控制S120之前需注意，需将PLC与S120的通讯控制位置1

即将P854 Master ctrl by PLC 参数对应r2090 bit 10,即DB1.DBX0.2

执行点动功能，需先使能S120 ON/OFF1（P840）

打开Drives下Servo_02下Control logic可以看到相关控制字及状态字

可以看到，由于之前选择了报文结构110，已经自动将控制字配置好。

P840 ON/OFF1相对应的是r2090 bit0，即PZD1的bit0

我们已经定义好通过通讯写S120PZD的地址，PZD1 Bit0对应的DB地址即DB1.DBX1.0。

还有P844 bit1 OFF2信号 即r2090 bit1 对应DB1.DBX1.1

P845 bit1 OFF3信号 即r2090 bit2 对应DB1.DBX1.2

P852 Enable operation 即r2090 bit3 对应DB1.DBX1.3

将这些信号都置1.S120使能。

点击Servo_02-Technology-Basic Psitioner-JOG，进入JOG画面

设置点动命令源

Jog1 signals source 即r2090 bit 8 DB1.DBX0.0

Jog2 signals source 即r2090 bit 9 DB1.DBX0.1

点动方式选择 0速度 1位置

Jogging incremental 即r2092 bit5 DB1.DBX5.4

在Analog Signal画面中

Velocity override 即r2050[4] PZD5 DB1.DBW8

此为点动速度的倍率，通过修改其值来改变点动的速度，16进制4000H，10进制16384对应100%

在Configure jog setpoints画面中设置JOG1和JOG2的速度和位置

1.6.2 回零/寻参

点击Servo_02-Technology-Basic Psitioner-Homing，进入Homing画面

Homing又分active homing主动回零和passive homing（on the fly）被动回零.

Active homing

如下图可以看到,主动回零分为三种形式

Homing output cam and encoder zero mark使用接近开关加编码器零位

Encoder zero mark 仅编码器零位

External zero mark 仅外部零标志

最常用的就是接近开关加编码器零位的方式

在homing/configuration

Referencing start r2090 bit11即DB1.DBX0.3 为寻零开始信号

Search for reference,reference cam r2092 bit2 即DB1.DBX5.2即外部接近开关

动作过程

1， 将S120使能，P840 DB1.DBX1.0置1

2， 寻零开始信号置reference startDB1.DBX0.3置1 ，电机开始运行

3， 将外部接近开关信号对应reference cam ,当DB1.DBX5.2为1时,电机减速，搜寻编码器零脉冲，遇到后停止。

寻零结束

当编码器为绝对值编码器时，会看到以下画面

在Home position coordinate中设置坐标值，点击Perform absolute value calibration做编码器校准即可

1.7 基本定位_程序步(Traversing Blocks)

通过使用Traversing Blocks"程序步"模式可自动执行一个完整的定位程序，也可实现单步控制；但只有当前程序步执行完后下一个程序步才有效。

在S120中提供了最多64个程序步供使用。

1.7.1 程序步设置

点击Servo_02-Technology-Basic Positioner-Traversing Blocks，进入画面

进入程序块设置画面，对于程序步有特定的数据结构，如下图

P2616 (No.) 每个程序步都要有一个任务号，运行时依此任务号顺序执行(-1表示无效的任务)

P2621 (Job) 表示该程序步的任务。可选择:Positioning（位置方式）、Endless_Pos/Endless_Neg(正、反向速度方式)、Waiting（等待指定的时间）Goto（跳转到指定的程序步）Set_0/Reset_0（置位/复位指定的开关量输出点）

P2622(Parameter)依赖于不同的Job，对应不同的Job有不同的意思

P2023.8/9(Mode)定义定位方式，仅当任务(Job)为位置方式(Position)时有效

P2617/P2618/P2619/P2620(Position,Velocity,Acceleration,Deceleration)指定运动的位置,速度,加减速

P2623.4/5/6 (Advance)制定本任务结束方式。

END：本任务结束不连续执行下一任务，Continue_With_Stop：本任务结束准确定位,电机停止后重新启动开始下一任务。Continue_Flying：本任务结束连续执行下一任务。

1.7.2 程序步示例 如上图

第1步,以速度600，加减速100%，走绝对定位位置1000，本任务结束连续执行下一任务

第2步，以速度600，加减速100%，走相对定位-500，本任务结束准确定位后开始下一任务

第3步，Goto 1，回到第1步，循环执行。

1.7.3 程序步执行

1.选择不拒绝任务reject traversing task和没有停止命令

P2641=r2090 bit4 即DB1.DBX1.4

P2640=r2090 bit5 即DB1.DBX1.5 都置1

2.选择 程序步选择位Traversing block selection bit

P2625=r2091 bit0 即DB1.DBX3.0 置1

3.使能S120

P840=r2090 bit0 即DB1.DBX1.0 置1

4.激活程序步Active traversing task(上升沿信号)

P2631=r2090 bit6 即DB1.DBX1.6 置1

之后即按照之前程序步中设置的运行。

1.8 Direct setponit specification/MDI（直接设定点输入方式/手动数据设定方式）

1.8.1 MDI有两种不同模式

位置(position)模式P2653=0

手动定位或称速度模式(setting up)P2653=1这两种模式可在线切换

速度模式是指轴按照设定的速度及加减速运行，不考虑轴的实际位置。

位置模式是指轴按照设定的位置、速度、加减速运行；

位置模式又可分为绝对位置(P2648=1)和相对位置（P2648=0）两种方式

1.8.2 MDI 执行步骤

1.使能S120

P840=r2090 bit0 即DB1.DBX1.0 置1

2. direct setpoint input/MDI selection 选择MDI模式

P2647=r2091 bit 15 即DB1.DBX2.7 置1

3.选择不拒绝任务reject traversing task和没有停止命令

P2641=r2090 bit4 即DB1.DBX1.4

P2640=r2090 bit5 即DB1.DBX1.5 都置1

4.设置MDI位置速度加减速参数

4.1 Velocity override 速度倍率

P2646=r2050[4],即DB1.DBW8 W#16#4000对应100%

4.2 Direct setpoint input/MDI position MDI位置

P2642=r2060[5],即DB1.DBD10

4.3 Direct setpoint input/MDI velocity MDI速度

P2643=r2060[7],即DB1.DBD14

4.4 Direct setpoint input/MDI acceleration MDI加速度

P2644=r2050[9],即DB1.DBW18 W#16#4000对应100%

4.5 Direct setpoint input/MDI acceleration MDI加速度

P2644=r2050[9],即DB1.DBW18 W#16#4000对应100%

4.6 Direct setpoint input/MDI deceleration MDI减速度

P2645=r2050[10],即DB1.DBW20 W#16#4000对应100%

4.7 Direct setpoint input/MDI mode MDI位置模式(相对/绝对)

P2654=r2050[11],即DB1.DBW22

Signal via CI: p2654 = xx0x hex -> absolute 绝对位置 Signal via CI: p2654 = xx1x hex -> relative 相对位置 Signal via CI: p2654 = xx2x hex -> abs_pos (only for modulo correction)

绝对位置，正向（仅对模态） Signal via CI: p2654 = xx3x hex -> abs_neg (only for modulo correction)

绝对位置，反向（仅对模态）

5. Setpoint acceptance edge MDI设置接收上升沿信号

P2650=r2090 bit6,即DB1.DBX1.6

置1后即按照之前设定的速度位置开始MDI运行。

如何快速学会用PLC控制变频器？经典案例安排上了

PLC与变频器一般有三种连接方法 >>

01

利用PLC的模拟量输出模块控制变频器PLC的模拟量输出模块输出0～5V电压信号或4～20mA电流信号，作为变频器的模拟量输入信号，控制变频器的输出频率。这种控制方式接线简单，但需要选择与变频器输入阻抗匹配的PLC输出模块，且PLC的模拟量输出模块价格较为昂贵，此外还需采取分压措施使变频器适应PLC的电压信号范围，在连接时注意将布线分开，保证主电路一侧的噪声不传至控制电路。

02

利用PLC的开关量输出控制变频器。PLC的开关输出量一般可以与变频器的开关量输入端直接相连。这种控制方式的接线简单，抗干扰能力强。利用PLC的开关量输出可以控制变频器的启动／停止、正／反转、点动、转速和加减时间等，能实现较为复杂的控制要求，但只能有级调速。使用继电器触点进行连接时，有时存在因接触不良而误操作现象。使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体管自身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。另外，在设计变频器的输入信号电路时，还应该注意到输入信号电路连接不当，有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载，继电器开闭时，产生的浪涌电流带来的噪声有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。

03

PLC与RS-485通信接口的连接。所有的标准西门子变频器都有一个RS-485串行接口（有的也提供RS-232接口），采用双线连接，其设计标准适用于工业环境的应用对象。单一的RS-485链路最多可以连接30台变频器，而且根据各变频器的地址或采用广播信息，都可以找到需要通信的变频器。链路中需要有一个主控制器（主站），而各个变频器则是从属地控制对象（从站）。

PLC与变频器通讯方式 >>

01

PLC的开关量信号控制变频器PLC（MR型或MT型）的输出点、COM点直接与变频器的STF（正转启动）、RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）、输入端SG等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。

02

PLC的模拟量信号控制变频器硬件：FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的FX2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等。

优点： PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。

缺点： 在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。

03

PLC采用RS-485通讯方法控制变频器这是使用得最为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。

优点： 硬件简单、造价最低，可控制32台变频器。

缺点： 编程工作量较大。

04

PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。

优点： Modbus通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。

缺点： PLC编程工作量仍然较大。

05

PLC采用现场总线方式控制变频器三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-Link现场总线的FR-A5NC选件；用于Profibus DP现场总线的FR-A5AP（A）选件；用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。

优点： 速度快、距离远、效率高、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。

缺点： 造价较高。

06

采用扩展存储器

优点： 造价低廉、易学易用、性能可靠

缺点： 只能用于不多于8台变频器的系统。

PLC和变频器通讯接线图 >>

看完上面的全部内容，大家明白PLC和变频器是如何进行通讯吗？

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