西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8

西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8

1  引言
      Profibus-DP（Distributed I/O System-分布式I/O系统）是一种经过优化的模块，有较高的率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为合适。适用于对时间要求苛刻的自动化控制系统中。Profibus-DP现场总线系统可使许多现场设备（如PLC、智能变送器、变频器）在同一总线进行双向多信息数字通讯，因此可方便地使用不同厂家生产的控制测量系统相互连接成通讯网络。通过Profibus-DP过程现场总线通讯技术的这一特点，本文分别采用西门子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS800变频器实现网络通讯，完成通过网络控制传动设备。
2  系统配置
   1）该系统以西门子公司的SIMATIC S7-315-2DP作为主站，ABB公司的变频器ABB-ACS800为从站，实现全数字交流调速系统在Profibus-DP网中的通讯及控制。附图为该系统的Profibus-DP网的网络配置图。

    2）编程软件为STEP7 V5.4软件，用于对S7-300 PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通讯配置,计算机与PLC通讯采用Profibus-DP通讯方式。
    3）RPBA-01为与变频器配套的通讯适配器,插在ABB变频器的插槽1内，其外观如图所示，其中S1为总线终端器选择开关,总线终端器可以防止总线电缆端的信号反射，如果模块是网络中的*后一个模块或是第一个模块，总线终端器必须设置为ON ，当使用PROFIBUS 带内置终端器的D-sub 连接器时，必须断开 RPBA-01终端器；S2为DP地址十位,S3为DP地址个位，如地址为26，则S2拨到2，S3拨到6，在操作时，可以改变节点的地址，但是模块必须重新初始化才能使改变生效。

3 通讯协议的设计
    1）PROFIBUS 是一种开放式串行通讯标准，该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换。 PROFIBUS 主要有三种类型：PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification，现场总线信息规范）, PROFIBUS-DP （DecentralisedPeriphery，分布式外设） 和PROFIBUS-PA （Process Automation, 过程自动化）。RPBA-01 PROFIBUS-DP 适配器模只支持PROFIBUS-DP 协议；。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。网络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码如正反转命令源，给定值的命令源等;过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。Profibus-DP共有5种类型的网络PPO，其格式如下图所示，其中：ID-参数识别 IND-数组索引号 VALUE-参数值 CW-控制字 SW-状态字 REF-给定值 ACT-实际值 PZD-过程数据 DW-数据字。

    2）总线的物理传输媒介是双绞型电缆（符合RS-485 标准）。总线电缆的*大长度在100～1200 米范围内，具体长度取决于所选的传输速率。*多可以有31 个节点连接到同一个PROFIBUS 网络段上，并且不需要使用中继器。如果使用中继器，连接到网络上的节点数（ 包括中继器和主机站） 可以增加到127个。
    3）通讯协议设计为主/从方式，S7-300 PLC作为主站，变频器作为从站，主站向变频器传送控制指令，同时接受变频器反馈的运行状态及运行参数。变频器与RPBA-01通讯适配器模块相连，接入Profibus-DP网中作为从站，接受从主站SIMATIC S7-315-2DP来的控制。RPBA-01通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中，变频器将RAM中的数据写入控制字、设定值或读出实际值、诊断信息等参量，从而使变频器能够按照计算机指令运行。
4 STEP7项目系统组态及通讯编程
    1） 使用STEP7V5.4组态软件，进入Hardware Configure，将RPBA-01的GSD（设备数据库）文件导入STEP7的编程环境中，点击options——install GSD file 将ABB变频器的GSD文件导入STEP7中，如图1所示，导入成功后如图2所示，GSD文件可从www.或从ABB网站下载，文件名为ABB_0812.GSD。

    2） 选定S7-315-2DP为主站系统，默认地址为2，将ABB的RPBA-01组态到S7-315-2DP为主站的DP网上，并选定使用的PPO类型，本文使用PPO4，设定站点网络地址为4，如下图所示,然后编译存盘。

    3）PLC主机从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站，因此在PLC主程序OB1中调用两个系统功能块SFC14和SFC15来读写这些数据，实现到变频器的通信控制，并在PLC程序中建立一个数据块DB10，用于变频器的数据通信，如图所示,到此程序设计部分全部完成，可以通过控制字来实现传动设备的控制。

5 变频器运行设置
      通讯电缆联接后，启动变频器，完成对变频器通讯参数的设置，如下图所示。

6  结束语
      这样，ABB变频器与S7-300PLC的连接已经基本建立，可以通过编写程序通过PLC来控制变频器的启、停、速度给定等各项功能，来满足工艺要求。同时也可以读取变频器数据通过上位机进行显示，达到在线监视和诊断的目的，变频器控制系统采用了Profibus-DP现场总线控制模式后，不但整个系统可靠性强，操作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改。

1、三相四线有功电能表检查

(1)检查接线：主要检查电流互感器的极性是否与电能表的电流进出线相符，电压的相序是否为正相序，电压与电流是否同相，接头接触是否良好等。

(2)电流短接和电压断开法：分别短接A、B、C相电流的进出线或断开A、B、C相电压，看电能表转盘转动的快慢，如果负荷比较稳定且平衡，则短接一相电流或断开一相电压，电能表转速为正常的2/3，如果偏差大，说明计量异常。也可用同时送同一相的电压、电流的办法进行检查，此时电能表的转速应为正常的1/3。

(3)检验电能表误差：现场校验仪的电压从电能表的端钮盒取，电流用钳形电流互感器从电流互感器的二次侧钳入采样，校验时要注意观察校验仪显示屏上的有关参数(如有带一次钳形互感器的校验仪还可以方便地测出电流互感器的变比误差)，有助于判别接线、电流、电压是否正常，若电能表误差较大需拆回校验。

2、三相三线有功表的检查

(1)测量线电压：用万用表测电能表各电压端钮间的线电压：正常时Uab=Ubc=Uca=100V(一般实际一次电压高于额定电压，二次电压也略高于100V)如果测出的是Uab=0，Ubc=Uca=100V，则说明A相电压断开，Uab=Ubc=50V，Uca=100V,则说明B相电压断开，Uab=Uca=100V,Ubc=0，则说明C相电压断开。

(2)确定B相电压：用电压表测电能表各电压端钮对地电压，若为100/１.732 V，则为A或C相电压端钮，是0V的为B相电压端钮。

(3)Ua、Uc对调法：如果Ua、Uc对调后，电能表仍能转动说明接线肯定是错误的，反之不成立。

(4)断开B相电压法：当负载稳定接线正确时，将电能表的B相电压断开，此时电能表电压线圈承受的电压为额定电压的一半，所以电能表仍正转且转速减慢一半，如果断开B相电压后，电能表不是减慢一半，说明接线肯定错误，反之不成立。

(5)改正接线：查清错误接线后应该把接线改成正相序的正常接线，即B相电压改接在电能表中间电压端钮，A相元件加线电压Uab和电流Ia，C相元件加线电压Ucb与电流Ic。

(6)电能表误差检测：误差检测基本上与三相四线电能表相同，在近似法中，如果直接串入二次回路，则Ki取1计算：如果电流、电压按配电屏显示的一次电流、电压，则需将其折算到二次的电流、电压计算。用校验法校电能表时，如果有电流试验端子*好用校验仪电流回路直接串入二次电流回路比较准确，如用钳形电流互感器误差会稍大些，校验误差后还可以利用向量图来检查接线。

3、停电检查

(1)测量直流电阻：如果现场允许停电，我们还可以利用测量电能表的电流、电压线圈的直流电阻来判断：一般220V单相电能表电压线圈的直流电阻约为0.4～1.2kΩ，3×380/220有功电能表的电压线圈直流电阻为0.4～0.8kΩ，3×100有功电能表的电压线圈直流电阻为70～150Ω，它们的电流线圈直流电阻都约为0Ω。

(2)测量回路电阻：在停电情况下，任意断开电流回路的一点用万用表串入测量其回路直流电阻，正常时其电阻近似为零，若电阻很大则可能是二次接错或短路：测量电压回路时，在电压互感器的端子处断开，分别测量Uab、Ubc、Uca的直流电阻，此值应较大，如接近零或很大，可能是短路或开路，则必须分段查找以缩小检查范围。 　　(3)确定电流互感器变化：在现场测电流互感器比差时，如果标准电流互感器的变比为f0，测得的误差为δ，则可用公式f=f0(1+δ)确定互感器的实际变化，如用150/5标准互感器测得互感器的比差为-25%，则f=f0(1+δ)=150/5(1－0.25)=200/5，则电流互感器的实际变比为200/5，电压互感器变比也可用同样方法确定