G120 變頻器技術及應用 課件 5.1PROFINET網(wǎng)絡通信

5.1PROFINET網(wǎng)絡通信講授內容5.1.1PROFINET通信簡介5.1.2SINAMICS通信報文5.1.3HMI與G120的直接通信5.1.4S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信5.1.55.1.1PROFINET通信簡介1、PROFIdrive行規(guī)PROFIdrive是基于PROFIBUS和PROFINET通信的應用于驅動與自動化控制應用的一種協(xié)議框架，也稱作“行規(guī)”，PROFIdrive使用戶更快捷、方便地實現(xiàn)對驅動產品的控制，以及實現(xiàn)不同廠商產品的方便替換。PROFIdrive主要由以下三個部分組成。1）控制器（Controller），包括一類PROFIBUS主站與PROFINETI/O控制器。2）監(jiān)控器（Supervisor），包括二類PROFIBUS主站與PROFINETI/O管理器。3）執(zhí)行器（DriveUnit），包括PROFIBUS從站與PROFINETI/O裝置。PROFIdrive定義了基于PROFIBUS與PROFINET的驅動功能，如下所示：1）周期數(shù)據(jù)交換。2）非周期數(shù)據(jù)交換。3）報警機制。4）時鐘同步操作。5.1.1PROFINET通信簡介2、周期性通信周期性通信使用確定長度的IO數(shù)據(jù)（控制器組態(tài)時確定IO數(shù)據(jù)長度）在保留的總線周期內進行傳輸。通過周期性通信，有嚴格時間要求的IO數(shù)據(jù)在控制器和設備之間或者設備間交換，這些典型數(shù)據(jù)包含設定值和實際值、控制信息和狀態(tài)信息等。周期性通信提供三種功能：1）過程通信—PZD通道：使用該通道可以控制變頻器的起停、調速、讀取實際值、讀取狀態(tài)信息等功能，PZD通道的數(shù)據(jù)長度由上位控制器組態(tài)的報文類型決定。2）參數(shù)訪問—PKW通道：使用該通道主站可以讀寫SINAMISCG120變頻器參數(shù)，每次只能讀或寫一個參數(shù)，PKW通道的長度固定為4個字。3）從站之間直接數(shù)據(jù)交換：也只Slave-to-Slave通信或直接數(shù)據(jù)交換Directdateexchange（DX通信）?？梢栽谥髡静恢苯訁⑴c的情況下，在變頻器之間進行快速的數(shù)據(jù)交換，如將一臺變頻器的實際值指定為其他變頻器的設定值。注意：只有PROFIBUS通信具有該功能。5.1.2SINAMICS通信報文1、SINAMICS通信標準報文SINAMICSG120系列變頻器定義了多種報文類型供客戶使用，其中標準報文如下表。報文名稱描述應用范圍標準報文116位轉速設定值基本速度控制標準報文232位轉速設定值基本速度控制標準報文332位轉速設定值，1個位置編碼器支持等時模式的速度或位置控制標準報文432位轉速設定值，2個位置編碼器支持等時模式的速度或位置控制，雙編碼器標準報文532位轉速設定值，1個位置編碼器和DSC支持等時模式的位置控制標準報文632位轉速設定值，2個位置編碼器和DSC支持等時模式的速度或位置控制，雙編碼器標準報文7基本定位器功能僅有程序塊選擇（EPOS）標準報文9直接給定的基本定位器功能簡化功能的EPOS報文（減少使用）標準報文2016位轉速設定值，狀態(tài)信息和附加信息符號VIK-NAMUR標準定義VIK-NAMUR標準定義標準報文811個編碼器通道編碼器報文標準報文821個編碼器通道+16位轉速設定值擴展編碼器報文標準報文831個編碼器通道+32位轉速設定值擴展編碼器報文5.1.2SINAMICS通信報文2、SINAMICS通信標準結構常用的標準報文結構如下表。報文類型p0922PZD1PZD2PZD3PZD4PZD5PZD6PZD7PZD8PZD91PZD-2/216位轉速設定值STW1NSOLL→把報文發(fā)送到總線上ZSW1NIST←接收來自總線上的報文2PZD-3/332位轉速設定值STW1NSOLLSTW2

ZSW1NISTZSW2

3PZD-4/632位轉速設定值，1個位置編碼器STW1NSOLLSTW2G1_STW

ZSW1NISTZSW2G1_ZSWG1_XIST1G1_XIST25PZD-6/632位轉速設定值，1個位置編碼器和DSCSTW1NSOLLSTW2G1_STWXERRKPCZSW1NISTZSW2G1_ZSWG1_XIST1G1_XIST2STW1：控制字1STW2：控制字2G1_STW：編碼器控制器NSOLL：速度設定值ZSW1：狀態(tài)字1G1_ZSW：編碼器狀態(tài)字ZSW2：狀態(tài)字2XERR：位置差G1_XIST1：編碼器實際值1NIST：實際速度KPC：位置閉環(huán)增益G1_XIST2：編碼器實際值25.1.2SINAMICS通信報文標準報文適用于SINAMICS、MICROMASTER和、SIMODRIVE611系列變頻器的速度控制。標準報文只有2個字，寫報文時，第一個字是控制字（STW1），第二個字是主設定值；該報文時，第一個字是狀態(tài)字（ZSW1），第二個字是主監(jiān)控值。1、控制字當參數(shù)p2038等于0時，STW1的內容符合SINAMICS和MICROMASTER系列變頻器，當參數(shù)p2038等于1時，STW1的內容符合SIMODRIVE611系列變頻器的標準。當參數(shù)p2038等于0時，標準報文的控制字（STW1）的各位含義如下表。下表對于用戶非常重要，直接關系到變頻器能否正常起停與運行，控制字的第0位STW1.0與起停參數(shù)p0840相關聯(lián)，且為上升沿有效，請讀者注意。當控制字STW1由16#047E變?yōu)?6#047F（上升沿信號）時，向變頻器發(fā)出正轉啟動信號；當控制字STW1由16#047E變?yōu)?6#0C7F（上升沿信號）時，向變頻器發(fā)出反轉啟動信號；當控制字STW1變?yōu)?6#047E時，向變頻器發(fā)出停止信號。5.1.2SINAMICS通信報文控制字位含義關聯(lián)參數(shù)說明STW1.0上升沿：ON（使能）0：OFF1（停機）p0840[0]=r2090.0設置指令“ON/OFF（OFF1）”的信號STW1.10：OFF21：NOOFF2p0844[0]=r2090.1緩慢停機/無緩慢停機STW1.20：OFF3（快速停機）1：NOOFF3（無快速停機）p0848[0]=r2090.2快速停機/無快速停機STW1.30：禁止運行1：使能運行p0852[0]=r2090.3使能運行/禁止運行STW1.40：禁止斜坡函數(shù)發(fā)生器1：使能斜坡函數(shù)發(fā)生器p1140[0]=r2090.4使能斜坡函數(shù)發(fā)生器/禁止斜坡函數(shù)發(fā)生器STW1.50：禁止繼續(xù)斜坡函數(shù)發(fā)生器1：使能繼續(xù)斜坡函數(shù)發(fā)生器p1141[0]=r2090.5繼續(xù)斜坡函數(shù)發(fā)生器/凍結斜坡函數(shù)發(fā)生器STW1.60：禁止設定值1：使能設定值p1142[0]=r2090.6使能設定值/禁止設定值STW1.7上升沿確認故障p2103[0]=r2090.7應答故障STW1.8保留——STW1.9保留——STW1.101：通過PLC控制p0854[0]=r2090.10通過PLC控制/不通過PLC控制STW1.111：設定值取反p1113[0]=r2090.11設置設定值取反的信號源STW1.12保留——STW1.131：設定使能零脈沖p1035[0]=r2090.13設置使能零脈沖的信號源STW1.141：設定持續(xù)降低電動電位器設定值p1036[0]=r2090.14設置持續(xù)降低電動電位器設定值的信號源STW1.15CDS位0p0810[0]=r2090.15命令參數(shù)組的第0位5.1.2SINAMICS通信報文2、主設定值主設定值是一個字，用十六進制格式表示，最大數(shù)值為16#4000，對應電動機的額定運行頻率或額定轉速?！?-1】設電動機的額定轉速為1500rpm，當變頻器通過通信方式控制其電動機速度時，若需要電動機運行的速度為900rpm，則主設定值應設置為多少？變頻器通過通信方式控制其電動機速度時，其最大主設定值16#4000對應于電動機的額定轉速1500rpm，現(xiàn)需要轉速為900rpm，則主設定值應為最大主設定值0.6，則主設定值應設為16384×0.6=9830（16#4000對應于十進制的16384），即為16#2666（十進制的9830對應于十六進制的16#2666）。5.1.2SINAMICS通信報文3、狀態(tài)字變頻器發(fā)送給控制器的狀態(tài)字信息能有效的判別變頻器和電動機的實時工作狀態(tài)，包括故障信息等，有助于用戶實際了解變頻器和電動機的當前工作狀況。狀態(tài)字ZSW1各位的含義如下表。狀態(tài)字位含義關聯(lián)參數(shù)ZSW1.0接通就緒r899.0ZSW1.1運行就緒r899.1ZSW1.2運行使能r899.2ZSW1.3故障r2139.3ZSW1.4OFF2激活r899.4ZSW1.5OFF3激活r899.5ZSW1.6禁止合閘r899.6ZSW1.7報警r2139.7狀態(tài)字位含義關聯(lián)參數(shù)ZSW1.8轉速差在公差范圍內r2197.7ZSW1.9控制請求r899.9ZSW1.10達到或超出比較速度r2199.1ZSW1.11I、P、M比較r1407.7ZSW1.12打開報閘裝置r899.12ZSW1.13電動機過熱報警r2135.14ZSW1.14正反轉r2197.3ZSW1.15CDSr836.05.1.3HMI與G120的直接通信1、S7通信SINAMICSG120變頻器支持基于PROFIBUS和PROFINET的S7通信，不但可通過STARTER或Startdrive軟件訪問G120變頻器參數(shù)，還可以在沒有控制器（PLC）的情況下通過SIMATIC面板（HMI）直接訪問G120變頻器參數(shù)。使用SIMATIC面板讀取或修改G120變頻器參數(shù)時必須為SIMATIC面板創(chuàng)建一個具有下列結構的變量：DBX.DBY.Z。X：數(shù)據(jù)塊號=G120變頻器參數(shù)號；Y：數(shù)據(jù)類型，由G120變頻器參數(shù)的數(shù)據(jù)類型決定，參數(shù)為8位使用DBB，參數(shù)為16位使用DBW，參數(shù)為32位使用DBD；Z：數(shù)據(jù)塊偏移=G120變頻器下標。如：通過觸摸屏訪問p2900.0參數(shù)和p2900.1參數(shù)，需要在觸摸屏中創(chuàng)建兩個變量，DB2900.DBW0和DB2900.DBW1，如下表。5.1.3HMI與G120的直接通信變頻器參數(shù)觸摸屏變量數(shù)據(jù)塊號數(shù)據(jù)類型偏移定義的變量p2900.0DB2900DBW0DB2900.DBW0p2900.1DB2900DBW1DB2900.DBW1如：通過觸摸屏訪問p2900.0參數(shù)和p2900.1參數(shù)，需要在觸摸屏中創(chuàng)建兩個變量，DB2900.DBW0和DB2900.DBW1，如下表。5.1.3HMI與G120的直接通信2、SIMATIC觸摸屏與CU240E-2PN直接通信SIMATICHMI與CU240E-2PN之間的直接通信，就是說HMI和G120之間不需要借助PLC或其他控制，本節(jié)主要通過下【例】詳細介紹SIMATIC面板與G120變頻器之間通信的組態(tài)過程?！纠?-2】用一臺西門子精簡面板HMI控制變頻器的起停、控制變頻器的給定轉速，并能顯示變頻器運行的工作狀態(tài)信息，顯示變頻器的實際值，如輸出轉速、輸出電壓和輸出電流等信號數(shù)值。5.1.3HMI與G120的直接通信（1）軟硬件配置1）1套TIAPortalV16和StartdriveV16軟件；2）1臺HMI型號為KTP400Basic；3）1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2PN-F；4）1根屏蔽雙絞線（網(wǎng)線）；5）1臺電動機；6）1臺裝有上述兩軟件的計算機。5.1.3HMI與G120的直接通信（2）硬件連接HMI與G120之間通信兩端帶有水晶頭的網(wǎng)線直接相連，如下圖所示。如果組態(tài)或調試時需要將HMI和G120與計算機也通過網(wǎng)線相連接，此時可增加一個4口的交換機，如CSM1277。5.1.3HMI與G120的直接通信（3）硬件組態(tài)1）觸摸屏組態(tài)①創(chuàng)建項目5.1.3HMI與G120的直接通信②添加新設備5.1.3HMI與G120的直接通信③建立連接④修改IP地址在圖中可以修改HMI設備的IP地址（與實際使用的HMI設備IP一致），在此使用默認地址。5.1.3HMI與G120的直接通信變量名數(shù)據(jù)類型地址對應變頻器參數(shù)說明ON/OFF1RealDB2900.DBD0p2900啟動/停止SetpointRealDB1001.DBD0p1001速度設定值ZSW1IntDB52.DBW0r0052狀態(tài)字1Output_VRealDB25.DBD0r0025輸出電壓ActualCurrentRealDB27.DBD0r0027輸出電流ActualSpeedRealDB21.DBD0r0021輸出轉速⑤建立變量在項目視圖的項目樹中單擊設備名稱“HMI_1”，展開其所有文件夾，在“HMI變量”文件夾中雙擊“默認變量表”，在打開的默認變量表窗口創(chuàng)建下表變量。5.1.3HMI與G120的直接通信⑥添加和編輯畫面生成監(jiān)控界面圖5-6監(jiān)控界面

5.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)啟動信號123456785.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)停止信號123455.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)轉速設定值的I/O域1236455.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)狀態(tài)字1的I/O域1234565.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)輸出電壓的I/O域1235465.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)輸出電流的I/O域1234565.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)輸出轉速的I/O域2435615.1.3HMI與G120的直接通信

組態(tài)運行信號1345625.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)故障信號1234565.1.3HMI與G120的直接通信2）變頻器組態(tài)①添加變頻器②建立連接5.1.3HMI與G120的直接通信③修改IP地址5.1.3HMI與G120的直接通信④變頻器參數(shù)設置新購置的變頻器的IP地址為，本例應將其修改為，如果在“在線并診斷”窗口中已分配，則無需再修改其IP地址。ON/OFF1相關參數(shù)的設置p0840=2094.0，p2099[0]=2900。這樣設置的原因是當p2900=100（ON）或者0（OFF）時，可以產生一個上升沿的脈沖。設置轉速參數(shù)p1070=1001，其含義是把固定值1作為主設定值。狀態(tài)字1和實際輸出信號（電壓、電流、轉速等）都是用來顯示的，無需進行相關參數(shù)的設置。限速參數(shù)電動機運行的最小速度（p1080）和最大速度（p1082）有必要根據(jù)需要設置。如果沒有設置此參數(shù)，若操作者在觸摸屏上誤設置轉速設置值，可能會引起安全事故。5.1.3HMI與G120的直接通信（4）計算機IP地址的設置觸摸屏的組態(tài)及變頻器參數(shù)的設置都需要從計算機中下載到觸摸屏和變頻器中，這時可通過以太網(wǎng)連接進行下載，下載前必須將計算機的IP地址設置與觸摸屏和變頻器的IP地址在同一網(wǎng)段中。打開計算機IP地址設置窗口步驟：“控制面板”→“網(wǎng)絡和Internet”→“查看網(wǎng)絡與任務”→“以太網(wǎng)”→“屬性”→“Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）”→“屬性”。在“Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）”屬性對話框（見圖5-18）中，選擇“使用下面的IP地址（S）”，然后在IP地址（I）欄輸入0，單擊子網(wǎng)掩碼欄（U），子網(wǎng)掩碼自動輸入。5.1.4S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信G120變頻器的控制單元CU240E-2PN，或CU240E-2PN-F集成有以太網(wǎng)PROFINET（簡稱PN）通信接口，即變頻器可作為PLC的PROFINETIO設備，與PLC通過以太網(wǎng)進行通信。G120變頻器與S7-1200PLC通過以太網(wǎng)通信的組態(tài)步驟如下。1、硬件組態(tài)（1）創(chuàng)建工程項目（2）硬件組態(tài)（3）組態(tài)S7-1200PLC的名稱及分配IP地址（4）組態(tài)G120變頻器的名稱及分配IP地址（5）組態(tài)G120變頻器的報文5.1.42、配置G120變頻器3、修改G120變頻器參數(shù)4、控制字地址5、程序編寫6、下載調試S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信5.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信G120變頻器與S7-200SMARTPLC通過以太網(wǎng)通信的組態(tài)步驟如下。1、添加GSDML文件以下鏈接中提供了不同版本控制單元的GSDML文件下載，請根據(jù)所使用的控制單元下載相應版本的GSDML文件?？刂茊卧狢U230P-2PN，CU240E-2PN,CU250S-2PNGSDML文件下載地址：/CN/view/en/26641490?？刂茊卧狦120CGSDML文件下載地址：/CN/view/en/60602080?？刂茊卧狦120DGSDML文件下載地址：/CN/view/en/60592893。5.1.5