590C与S7-1200 PLC PROFIBUS-DP通信集成教程

590C与S7-1200 PLC PROFIBUS-DP通信集成教程

一、 所需硬件和软件

1. 硬件清单：

• Siemens S7-1200 PLC（CPU型号需支持PROFIBUS-DP主站，例如：CPU 1214C + CM 1243-5 通信模块）

• Eurotherm（SSD）590C 直流调速器（必须配备PROFIBUS-DP通信卡，型号通常为 DPC01或 DPC02）

• PROFIBUS-DP网络组件：PROFIBUS电缆、PROFIBUS-DP接头（带终端电阻）

• 触摸屏（HMI），支持与S7-1200通信（如西门子精智面板、SMART LINE，或其他品牌如威纶通、MCGS等，需支持S7-1200的通信驱动）

• 24V DC电源

2. 软件清单：

• Siemens TIA Portal（博途）V15 或更高版本（用于配置S7-1200和HMI）

• Eurotherm DrivesTalk 或 590Series 上位机软件（用于配置590C参数，非必需，但强烈推荐）

• SSD 590C PROFIBUS GSD 文件（ESL5_11.GSD或类似，可从Eurotherm官网或驱动器配套光盘获取）

二、 网络物理连接

1. 使用PROFIBUS电缆和接头，将网络连接起来。拓扑结构为线性总线。

2. 接线顺序：CM 1243-5 (DP主站) -> 第一个590C的DP口 -> 第二个590C的DP口 -> ... -> 最后一个590C的DP口。

3. 注意：网络两端的DP接头上的终端电阻开关必须拨到 ON 的位置，中间的节点拨到 OFF。这是保证通信稳定的关键。

三、 590C调速器参数设置

首先需要通过590C本机的按键或使用DrivesTalk软件设置以下关键参数。设置前请记录原参数，以便恢复。

设置步骤（通过面板按键）：

1. 按 MENU键进入菜单。

2. 找到 SERIAL LINKS -> MAIN PORT(P1)

3. 依次设置 通讯参数。

4. 设置完成后，保存参数，然后断电重启590C使参数生效。

四、 TIA Portal 中的组态配置

1. 安装GSD文件：

• 在TIA Portal项目视图的“选项”菜单中，选择“管理通用站描述文件（GSD）”。

• 浏览并安装您下载的 ESL5_11.GSD文件。安装成功后，在硬件目录 > 其他现场设备> PROFIBUS-DP> Drives下可以找到 Eurotherm或 SSD的设备。

2. 组态网络：

• 在“网络视图”中，将CM 1243-5模块拖拽到PLC的插槽中。

• 右键点击CM 1243-5的DP接口，选择“属性”，新建一个PROFIBUS网络，并设置正确的传输速率（如1.5 Mbps）和配置文件（DP）。

3. 添加590C从站：

• 从硬件目录中找到刚才安装的590C设备，将其拖放到创建的PROFIBUS网络上。

• 点击该590C从站，在它的“属性”->“PROFIBUS地址”中，设置其站地址（必须与590C硬件DIP开关设置的地址完全一致）。

4. 配置通信报文：

• 输出到590C（PLC -> 590C）： 2个字节（控制字/启停命令） + 2个字节（速度给定值）。

• 输入从590C（590C -> PLC）： 2个字节（状态字） + 2个字节（速度实际值） + 2个字节（电流值） + 2个字节（电压值）。

• 在590C从站的“设备视图”中，需要为其分配通信模块（即输入/输出地址区）。

• 关键步骤：选择与参数C8（COMMS FORMAT） 相匹配的报文格式。对于 C8=3，通常选择 “PPO Type 3”。

• PPO Type 3 的结构通常是：

• 系统会自动分配I/O地址，例如 QB64-QB67输出，IB64-IB69输入。请记下这些地址，编程时会用到。

五、 PLC编程（在OB1中）

假设TIA Portal分配的地址为：

• 输出（控制字+给定值）： QB64- QB67(共4字节)

• 输入（状态字+实际值+电流+电压）： IB64- IB69(共6字节)

1. 控制590C（写入）：

• Bit 0 (LSB)： ON/OFF (1=启动， 0=停止)

• Bit 1： 允许运行 (1=允许)

• Bit 2： 快速停车 (1=激活)

• Bit 3： 故障复位 (上升沿触发复位)

• 启停控制：控制字通常是一个16位的位组合。最常见的位是：

• 通常，发送 W#16#047E到控制字表示“准备就绪”，发送 W#16#047F表示“启动”。

• 速度给定：速度给定值是一个16位整数（INT）。你需要将实际的速度值（单位：RPM）按比例缩放成-16384至+16384（或0-16384，取决于参数设置）对应的数字量。例如，如果最大速度是1500RPM，那么 1500RPM -> 16384。

• 示例程序段：

  // 将HMI传来的启动/停止BOOL信号，组合成控制字
  #Control_Word := 16#047E; // 默认状态：停止，允许运行
  IF #HMI_Start THEN
      #Control_Word := 16#047F; // 启动命令
  END_IF;
  IF #HMI_Fault_Reset THEN
      #Control_Word := #Control_Word OR 16#08; // 置位故障复位位
  END_IF;
  
  // 将组合好的控制字发送到输出地址
  MOV_W(IN := #Control_Word, OUT => PQW64); // 前两个字节是控制字
  
  // 将HMI传来的速度设定值（0.0-1500.0）缩放为0-16384的整数
  #Speed_Setpoint_Scaled := REAL_TO_INT(#HMI_Speed_Setpoint * 16384.0 / 1500.0);
  MOV_W(IN := #Speed_Setpoint_Scaled, OUT => PQW66); // 后两个字节是速度给定

2. 读取590C数据（读取）：

• 状态字：读取 IB64-IB65，可以解析出“运行中”、“故障”等状态位。

• 实际速度：读取 IB66-IB67，这是一个INT值，需要反向缩放回工程值（RPM）。

• 电流/电压：读取 IB68-IB69和 IB70-IB71，同样需要根据量程进行缩放。

• 示例程序段：

  // 读取状态字并解析
  #Status_Word := PIW64;
  #Drive_Running := (%IB64 AND 16#40) <> 0; // 举例：状态字Bit 6通常表示“运行中”
  #Drive_Fault := (%IB64 AND 16#80) <> 0;   // 举例：状态字Bit 7通常表示“故障”
  
  // 读取实际速度并缩放
  #Speed_Actual_Raw := PIW66;
  #HMI_Speed_Actual := INT_TO_REAL(#Speed_Actual_Raw) * 1500.0 / 16384.0;
  
  // 读取电流和电压（假设量程为0-500A， 0-600V）
  #Current_Raw := PIW68;
  #HMI_Current_Actual := INT_TO_REAL(#Current_Raw) * 500.0 / 16384.0;
  
  #Voltage_Raw := PIW70;
  #HMI_Voltage_Actual := INT_TO_REAL(#Voltage_Raw) * 600.0 / 16384.0;

六、 触摸屏（HMI）配置

1. 在TIA Portal中添加HMI设备，并配置其与S7-1200的连接。

2. 在HMI画面中创建变量，直接连接至第二步PLC程序中创建的 #HMI_Start, #HMI_Speed_Setpoint, #HMI_Speed_Actual等PLC变量。

3. 创建画面元素：

• 按钮：关联 #HMI_Start和 #HMI_Fault_Reset变量。

• IO域（输入）：关联 #HMI_Speed_Setpoint，用于设定速度。

• IO域（输出）：关联 #HMI_Speed_Actual, #HMI_Current_Actual, #HMI_Voltage_Actual，用于显示实时数据。

• 指示灯：关联 #Drive_Running和 #Drive_Fault，用于显示运行和故障状态。

七、 调试与注意事项

1. 上电顺序：建议先给590C和网络通电，最后给PLC通电，让主站自动配置网络。

2. 诊断：在TIA Portal的“在线与诊断”中，查看CM 1243-5和590C从站的状态。如果从站有红色叉号，检查：

• 物理连接（电缆、终端电阻）。

• 站地址是否一致（软件 vs DIP开关）。

• 波特率设置是否一致。

3. 数据不更新：检查590C的 C6, C8参数是否正确，以及PLC程序中地址映射和缩放计算是否正确。

4. 能通信但无法启动：重点检查控制字的每一位是否正确，特别是“允许运行”位。

通过以上步骤，您应该能够建立起一个完整的由S7-1200 PLC通过PROFIBUS-DP控制590C直流调速器，并通过HMI进行监控的系统。