富士 G11S 系列变频器通过PROFIBUS-DP 通信实现与 PLC(如西门子 S7-300/400、S7-1200 等)的远程控制(启停、频率设定)和状态监控(运行状态、故障报警),需配置专用 DP 通信模块并进行参数设置。以下是详细的实现步骤:
一、硬件准备与接线
1. 必备硬件
2. 硬件安装与接线
二、FR-A5AP 模块参数设置(变频器侧)
通过变频器操作面板或富士编程软件(如 FR Configurator)设置 DP 通信参数:
| 参数代码 | 名称 | 设定值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| A001 | 控制模式选择 | 5 | 设定为 “5”:通信控制(通过 DP 总线控制) |
| A002 | 频率设定模式选择 | 5 | 设定为 “5”:通信设定频率 |
| J601 | PROFIBUS 地址 | 1~126 | 设定 DP 从站地址(需与 PLC 组态一致,如 1) |
| J602 | 通信速率 | 0~5 | 设定为与主站一致的速率(如 5=1.5Mbps) |
| J603 | 数据格式 | 0 | 0 = 标准格式(默认,符合 PROFIBUS 规范) |
| J604 | 故障时通信输出 | 0 | 0 = 故障时输出保持最后状态 |
设置步骤:
三、PLC 侧组态(以西门子 S7-300 为例,使用 STEP 7)
1. 安装 G11S 变频器的 GSD 文件
PROFIBUS-DP 通信需加载设备描述文件(GSD),使 PLC 识别富士变频器:
2. 组态 PROFIBUS 网络
3. 设置 I/O 数据映射
FR-A5AP 模块支持4 字节输入(PLC 读取变频器状态) 和4 字节输出(PLC 控制变频器),数据格式如下:
| 数据方向 | 字节地址 | 含义说明 |
|---|---|---|
| 输出(PLC→变频器) | 字节 0 | 控制字(Bit0 = 启动 / 停止,Bit1 = 正反转,Bit2 = 复位等,具体见下表) |
| 输出 | 字节 1~3 | 频率设定值(24 位二进制,范围 0~16777215,对应 0~ 最大频率,默认最大 60Hz) |
| 输入(变频器→PLC) | 字节 0 | 状态字(Bit0 = 运行中,Bit1 = 故障,Bit2 = 频率到达等,具体见下表) |
| 输入 | 字节 1~3 | 实际输出频率(24 位二进制,对应 0~ 最大频率) |
控制字(输出字节 0)关键位定义:
| Bit 位 | 功能 | 0 状态 | 1 状态 |
|---|---|---|---|
| Bit0 | 启动 / 停止 | 停止 | 启动 |
| Bit1 | 正反转 | 正转 | 反转 |
| Bit2 | 故障复位 | 正常 | 复位故障 |
| Bit3 | 点动模式 | 正常运行 | 点动 |
状态字(输入字节 0)关键位定义:
| Bit 位 | 功能 | 0 状态 | 1 状态 |
|---|---|---|---|
| Bit0 | 运行状态 | 停止 | 运行中 |
| Bit1 | 故障状态 | 无故障 | 故障报警 |
| Bit2 | 频率到达 | 未到达 | 已达设定频率 |
| Bit3 | 过载预警 | 正常 | 过载预警 |
4. 分配 I/O 地址
在 DP 从站属性中分配输入 / 输出地址(如输入地址 IB100~IB103,输出地址 QB100~QB103),PLC 通过这些地址读写数据。
四、PLC 程序编写(控制与监控逻辑)
以 S7-300 为例,通过读写 I/O 地址实现控制:
1. 启动变频器并设定频率
awl
// 启动变频器(正转,Bit0=1,Bit1=0) L B#16#01 // 控制字:启动+正转 T QB100 // 输出到控制字地址 // 设定频率为30Hz(最大频率60Hz,对应24位最大值16777215) // 计算:30Hz = (30/60)×16777215 = 8388607(十六进制00800007) L W#16#8000 // 频率高16位 T QW101 L B#16#07 // 频率低8位 T QB103
2. 读取变频器状态
awl
// 读取运行状态(Bit0=1表示运行中) L IB100 AN I100.0 // 运行状态为0(停止) = M0.0 // 停止标志 // 读取故障状态(Bit1=1表示故障) L IB100 A I100.1 // 故障状态为1 = M0.1 // 故障报警标志 // 读取实际输出频率(转换为Hz) L ID101 // 实际频率的24位数据(高16位+低8位) L L#60 // 最大频率60Hz *D // 相乘 L L#16777215 // 24位最大值 /D // 相除,结果为实际频率(DINT) T MD20 // 存储实际频率(单位:Hz)
3. 故障复位
awl
// 当故障报警且复位按钮(I0.0)按下时,发送复位信号(Bit2=1) L M0.1 // 故障标志 A I0.0 // 复位按钮 L B#16#04 // 控制字:Bit2=1(复位) T QB100 // 发送复位信号
五、常见问题与排查
总结
富士 G11S 变频器通过 FR-A5AP 模块实现 PROFIBUS-DP 通信的核心是:正确设置变频器参数(地址、速率、控制模式)+ PLC 组态 GSD 文件并映射 I/O 地址 + 编写程序读写控制字 / 状态字。该方案适用于需要集中控制多台变频器的工业场景(如生产线、水泵站),实现远程启停、频率调节和状态监控。


