详解西门子PLC与变频器通信组态

隋云栋

摘要：这几年来，西门子工控设备得到快速的发展与运用，尤其是在各大高等院校的机电类专业中，其运用量逐渐增大。但是，西门子的工控设备的成本比较高，尤其是新型的相关设备，价格相当贵，导致了其设备的配置比较稀少。所以，一般情况下，只有在学生的智能竞赛中才会选择运用这类型的设备。本文详细介绍了机型为1500的PLC和型号为G120的变频器，并对其通讯组态的多种方式进行详细的分析和阐述。

关键词：西门子;变频器;通信组态

近几年来，西门子PLC的先进设备得到广泛的推广与运用，并且采取软件来进行编程控制。组态方式很大程度上决定了西门子PLC的工控设备，一旦组态的步骤出现错误，PLC的工控就会出现无法正常通信的现象。早在2018 年举办的西门子 CIMC 全国大学生智能竞赛中，就有百分之四十左右的队伍因为参赛的硬件设备出现了通信组态问题而被扣分，导致最终输掉比赛。

1硬件软组态

1.1 创建西门子 PLC 组态的过程

本文所解析的西门子PLC所使用的是设备机型PLC 的1513-1PN和CU250S-2 PN Vector 机型的G120 C 的变频器。然后通过博途软件来对PLC的组态设备进行视窗，从而创建出机型为1513-1PN 的PLC设备。

1.2 组态变频器的选择

选用的是组态为G120的变频器，通过点击鼠标的网络视图而进入到硬件目录中。然后再选取目录中的其他现场设备，通过双击的方式选中SINAMCS G120机型的设备。

2 网络通信组态

2.1 创建报文的过程

首先选中设备的视图，然后用鼠标选中G120机型的变频器，并且双击它。再选中硬件的目录，点击报文为 1，PZD2/2的子模块。然后选择设备进行概览，即可以查到 I/O 地址的报文，其中的PROFINET IO-System在网络连接的条件下可以看到。

2.2  PLC和变频器的链接方式

报文创建好以后，选中网络视图。再通过鼠标来对机型为1513-1PN的 PLC 和型号为G120的变频器进行拖拽，然后通过PROFINET IO-System网络进行链接。

2.3 网络地址协议设置过程

2.3 .1选中网络视图，再用鼠标双击机型为1513-1PN的PLC.再点进设备视图，通过进入网口的属性，选中常规项目中的以太网地址，对其IP协议进行设置。其中，IP的地址可以写为192.168.0.1，也可以写成其他地址，例如192.168.0.70的IP地址。但是，写的IP地址一定不能和电脑地址及其他的设备地址相同，否则就会出现冲突而显示为红色。接着对设备进行名称的设置，通过鼠标的滑动将其进行下拉到底部，直到设备名称选中后会自动默认生成名称为 PROFINET的设备。如果生成的设备名需要进行更改，将其最前面的勾选去掉即可，然后再重新输入设备名。

2.3.2回到页面，再次选中网络视图，再用鼠标双击型号为G120的变频器。再点进设备的视图，通过进入网口的属性，选中常规项目中的以太网地址，对其IP协议进行设置。其中，IP的地址可以写为192.168.0.1，也可以寫成其他地址，例如192.168.0.70的IP地址。但是，写的IP地址一定不能和电脑地址及其其他的设备地址相同，否则就会出现冲突而显示为红色。接着对设备进行名称的设置，通过鼠标的滑动将其进行下拉到底部，直到设备名称选中后会自动默认生成名称为 PROFINET的设备。如果生成的设备名称不需要进行修改，则名称为默认的形式;如果需要进行修改，将其最前面的勾选去掉即可，然后再重新输入设备名。最后再返回到项目树，选中PLC_1 [CPU1513-1PN]，对其进行编译后再下载。

3实际设备与软件分配名称组态

3.1 设备的访问

下载好编译器后，选择项目树中的在线访问目录，再选择电脑的网卡设备。本次分析所使用的网卡为 Intel（R）Centrino对其进行点击与更新，则可以对设备进行相关的访问。

3.2 在线诊断功能

设备进行更新后，其窗口能够显示出在线的机型为1513-1PN的PLC 和型号为G120的 变频器这两种设备。对其中的G120变频器进行在线诊断，选中在线诊断功能栏，可对其进行命名或者分配IP地址。当对名称和以太网的IP 地址进行更改后，再重新启动变频器硬件设备。再通过博途软件来辨识 G120 变频器设备，如果不进行此操作，那么组态硬件和相关的控制程序就会无效。

4程序编写与基础调试过程

4.1 变频器的程序调试

变频器的基本运行需要进行相关的调试，通过在程序中输入MOVE 移动指令来对 16#47f、16#C7f、16#47E和16#4Fe的网络通信传送给变频器。然后经过变频器来对电动机的各种运动状态进行控制。为了通过软件来进行有效地监控与调试，需要创建DB的数据块，并控制其中输入的正转、停止、反转与应答这些故障，设置好之后再将其拖拽到各种运动的项目中。接着将项目树打开，找到其中的强制表，并且启动其中的强制数据块。当变频器在运转的过程遇到故障时，需要对其功能进行应答解除操作。程序中的16#47f、16#C7f、16#47E和16#4Fe编码是通过通讯报文的要求来进行编写的，也即是采用十六进制的编码方式。用户可以通过查阅 G120型号的变频器手册来设置参数。比如，可以对报文地址进行修改，而且修改的时候只需要修改第一个地址，其他的地址就会自动进行更新，而不需要用户动手操作。一般情况下，报文的长度默认为4个字节，而程序中的控制字为QW256。本文所使用的更改地址为 256的地址开始更改，直至4个连续的字节之后结束。

4.2 编写变频器的转速值及其显示过程

调试变频器在进行转速的时候，程序里的数据块经过转速将给定的定值直接进行输入与填写。其中，给定的数据值的数据类型选择的是Int实数，然后进行转速数据的输入，采取QW258和 IW258 的控制字进行输出与输入，得到速度的显示值。另外，对于设定的速度值与其实际值之间的传输是以百分比的方式进行，采取的是十六进制的方式，并且符号位的最高位是0。那么，当正满值的数据为+32767，负满值的数据为-32767时，其百分比的范围在-200 %～200 %之间，并且可以以此推断出 +100%所对应的正满值的数据为+16384，-100 % 对应的负满值的数据为 -16384。当设定的驱动的转速值为P2000时，其转速的默认参考值就是1500 rpm;当设定的转速值为+16384 时，设备的变频器就会以1500 rpm的速度进行运转，并且其转速的终值不会超过变频器的最大转速值。我们可以采取16384/1500=10.922≈11倍率这一公式来进行运算。所以，当输入的转速定值为500 rpm时，就要乘上11的倍率，从而得到QW258的转速定值，然后通过 IW258来进行显示。

5结语

西门子PLC和变频器通信有各种各样的组态，对于如何选择组态需要根据自身的情况以及对其熟练的程度来决定。在编写程序的时候也存在选择的多样性，可以通过直接编程的方式来对变频器进行编写与调试，也可以通过间接编程的方式来对变频器进行编写与调试，而不同的选择方式，其最终的解题思路就会有很大的差异。

参考文献：

[1]张力， 李双鹏， 杨小朋.基于PROFIBUS-DP的西门子S7-1500PLC的应用[J]. 电气传动自动化， 2019， 041（006）：28-32.