G120 變頻器技術(shù)及應(yīng)用 課件 5.1PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信

5.1PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信講授內(nèi)容5.1.1PROFINET通信簡(jiǎn)介5.1.2SINAMICS通信報(bào)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(jiǎn)介1、PROFIdrive行規(guī)PROFIdrive是基于PROFIBUS和PROFINET通信的應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)與自動(dòng)化控制應(yīng)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(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的控制，以及實(shí)現(xiàn)不同廠商產(chǎn)品的方便替換。PROFIdrive主要由以下三個(gè)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(qū)動(dòng)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(bào)警機(jī)制。4）時(shí)鐘同步操作。5.1.1PROFINET通信簡(jiǎn)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(shí)確定IO數(shù)據(jù)長度）在保留的總線周期內(nèi)進(jìn)行傳輸。通過周期性通信，有嚴(yán)格時(shí)間要求的IO數(shù)據(jù)在控制器和設(shè)備之間或者設(shè)備間交換，這些典型數(shù)據(jù)包含設(shè)定值和實(shí)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(diào)速、讀取實(shí)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(bào)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?qū)懸粋€(gè)參數(shù)，PKW通道的長度固定為4個(gè)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(jìn)行快速的數(shù)據(jù)交換，如將一臺(tái)變頻器的實(shí)際值指定為其他變頻器的設(shè)定值。注意：只有PROFIBUS通信具有該功能。5.1.2SINAMICS通信報(bào)文1、SINAMICS通信標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文SINAMICSG120系列變頻器定義了多種報(bào)文類型供客戶使用，其中標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文如下表。報(bào)文名稱描述應(yīng)用范圍標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文116位轉(zhuǎn)速設(shè)定值基本速度控制標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文232位轉(zhuǎn)速設(shè)定值基本速度控制標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文332位轉(zhuǎn)速設(shè)定值，1個(gè)位置編碼器支持等時(shí)模式的速度或位置控制標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文432位轉(zhuǎn)速設(shè)定值，2個(gè)位置編碼器支持等時(shí)模式的速度或位置控制，雙編碼器標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文532位轉(zhuǎn)速設(shè)定值，1個(gè)位置編碼器和DSC支持等時(shí)模式的位置控制標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文632位轉(zhuǎn)速設(shè)定值，2個(gè)位置編碼器和DSC支持等時(shí)模式的速度或位置控制，雙編碼器標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文7基本定位器功能僅有程序塊選擇（EPOS）標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文9直接給定的基本定位器功能簡(jiǎn)化功能的EPOS報(bào)文（減少使用）標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文2016位轉(zhuǎn)速設(shè)定值，狀態(tài)信息和附加信息符號(hào)VIK-NAMUR標(biāo)準(zhǔn)定義VIK-NAMUR標(biāo)準(zhǔn)定義標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文811個(gè)編碼器通道編碼器報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文821個(gè)編碼器通道+16位轉(zhuǎn)速設(shè)定值擴(kuò)展編碼器報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文831個(gè)編碼器通道+32位轉(zhuǎn)速設(shè)定值擴(kuò)展編碼器報(bào)文5.1.2SINAMICS通信報(bào)文2、SINAMICS通信標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)常用的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文結(jié)構(gòu)如下表。報(bào)文類型p0922PZD1PZD2PZD3PZD4PZD5PZD6PZD7PZD8PZD91PZD-2/216位轉(zhuǎn)速設(shè)定值STW1NSOLL→把報(bào)文發(fā)送到總線上ZSW1NIST←接收來自總線上的報(bào)文2PZD-3/332位轉(zhuǎn)速設(shè)定值STW1NSOLLSTW2

ZSW1NISTZSW2

3PZD-4/632位轉(zhuǎn)速設(shè)定值，1個(gè)位置編碼器STW1NSOLLSTW2G1_STW

ZSW1NISTZSW2G1_ZSWG1_XIST1G1_XIST25PZD-6/632位轉(zhuǎn)速設(shè)定值，1個(gè)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(shè)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(shí)際值1NIST：實(shí)際速度KPC：位置閉環(huán)增益G1_XIST2：編碼器實(shí)際值25.1.2SINAMICS通信報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文適用于SINAMICS、MICROMASTER和、SIMODRIVE611系列變頻器的速度控制。標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文只有2個(gè)字，寫報(bào)文時(shí)，第一個(gè)字是控制字（STW1），第二個(gè)字是主設(shè)定值；該報(bào)文時(shí)，第一個(gè)字是狀態(tài)字（ZSW1），第二個(gè)字是主監(jiān)控值。1、控制字當(dāng)參數(shù)p2038等于0時(shí)，STW1的內(nèi)容符合SINAMICS和MICROMASTER系列變頻器，當(dāng)參數(shù)p2038等于1時(shí)，STW1的內(nèi)容符合SIMODRIVE611系列變頻器的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)參數(shù)p2038等于0時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文的控制字（STW1）的各位含義如下表。下表對(duì)于用戶非常重要，直接關(guān)系到變頻器能否正常起停與運(yùn)行，控制字的第0位STW1.0與起停參數(shù)p0840相關(guān)聯(lián)，且為上升沿有效，請(qǐng)讀者注意。當(dāng)控制字STW1由16#047E變?yōu)?6#047F（上升沿信號(hào)）時(shí)，向變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)；當(dāng)控制字STW1由16#047E變?yōu)?6#0C7F（上升沿信號(hào)）時(shí)，向變頻器發(fā)出反轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)；當(dāng)控制字STW1變?yōu)?6#047E時(shí)，向變頻器發(fā)出停止信號(hào)。5.1.2SINAMICS通信報(bào)文控制字位含義關(guān)聯(lián)參數(shù)說明STW1.0上升沿：ON（使能）0：OFF1（停機(jī)）p0840[0]=r2090.0設(shè)置指令“ON/OFF（OFF1）”的信號(hào)STW1.10：OFF21：NOOFF2p0844[0]=r2090.1緩慢停機(jī)/無緩慢停機(jī)STW1.20：OFF3（快速停機(jī)）1：NOOFF3（無快速停機(jī)）p0848[0]=r2090.2快速停機(jī)/無快速停機(jī)STW1.30：禁止運(yùn)行1：使能運(yùn)行p0852[0]=r2090.3使能運(yùn)行/禁止運(yùn)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(jié)斜坡函數(shù)發(fā)生器STW1.60：禁止設(shè)定值1：使能設(shè)定值p1142[0]=r2090.6使能設(shè)定值/禁止設(shè)定值STW1.7上升沿確認(rèn)故障p2103[0]=r2090.7應(yīng)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(shè)定值取反p1113[0]=r2090.11設(shè)置設(shè)定值取反的信號(hào)源STW1.12保留——STW1.131：設(shè)定使能零脈沖p1035[0]=r2090.13設(shè)置使能零脈沖的信號(hào)源STW1.141：設(shè)定持續(xù)降低電動(dòng)電位器設(shè)定值p1036[0]=r2090.14設(shè)置持續(xù)降低電動(dòng)電位器設(shè)定值的信號(hào)源STW1.15CDS位0p0810[0]=r2090.15命令參數(shù)組的第0位5.1.2SINAMICS通信報(bào)文2、主設(shè)定值主設(shè)定值是一個(gè)字，用十六進(jìn)制格式表示，最大數(shù)值為16#4000，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行頻率或額定轉(zhuǎn)速?！?-1】設(shè)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1500rpm，當(dāng)變頻器通過通信方式控制其電動(dòng)機(jī)速度時(shí)，若需要電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的速度為900rpm，則主設(shè)定值應(yīng)設(shè)置為多少？變頻器通過通信方式控制其電動(dòng)機(jī)速度時(shí)，其最大主設(shè)定值16#4000對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速1500rpm，現(xiàn)需要轉(zhuǎn)速為900rpm，則主設(shè)定值應(yīng)為最大主設(shè)定值0.6，則主設(shè)定值應(yīng)設(shè)為16384×0.6=9830（16#4000對(duì)應(yīng)于十進(jìn)制的16384），即為16#2666（十進(jìn)制的9830對(duì)應(yīng)于十六進(jìn)制的16#2666）。5.1.2SINAMICS通信報(bào)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(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，包括故障信息等，有助于用戶實(shí)際了解變頻器和電動(dòng)機(jī)的當(dāng)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(guān)聯(lián)參數(shù)ZSW1.0接通就緒r899.0ZSW1.1運(yùn)行就緒r899.1ZSW1.2運(yùn)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(bào)警r2139.7狀態(tài)字位含義關(guān)聯(lián)參數(shù)ZSW1.8轉(zhuǎn)速差在公差范圍內(nèi)r2197.7ZSW1.9控制請(qǐng)求r899.9ZSW1.10達(dá)到或超出比較速度r2199.1ZSW1.11I、P、M比較r1407.7ZSW1.12打開報(bào)閘裝置r899.12ZSW1.13電動(dòng)機(jī)過熱報(bào)警r2135.14ZSW1.14正反轉(zhuǎn)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(shí)必須為SIMATIC面板創(chuàng)建一個(gè)具有下列結(jié)構(gòu)的變量：DBX.DBY.Z。X：數(shù)據(jù)塊號(hào)=G120變頻器參數(shù)號(hào)；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(biāo)。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(gè)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(hào)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(gè)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(xì)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(tái)西門子精簡(jiǎn)面板HMI控制變頻器的起停、控制變頻器的給定轉(zhuǎn)速，并能顯示變頻器運(yùn)行的工作狀態(tài)信息，顯示變頻器的實(shí)際值，如輸出轉(zhuǎn)速、輸出電壓和輸出電流等信號(hào)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(tái)HMI型號(hào)為KTP400Basic；3）1臺(tái)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(tái)電動(dòng)機(jī)；6）1臺(tái)裝有上述兩軟件的計(jì)算機(jī)。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(diào)試時(shí)需要將HMI和G120與計(jì)算機(jī)也通過網(wǎng)線相連接，此時(shí)可增加一個(gè)4口的交換機(jī)，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(xiàng)目5.1.3HMI與G120的直接通信②添加新設(shè)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(shè)備的IP地址（與實(shí)際使用的HMI設(shè)備IP一致），在此使用默認(rèn)地址。5.1.3HMI與G120的直接通信變量名數(shù)據(jù)類型地址對(duì)應(yīng)變頻器參數(shù)說明ON/OFF1RealDB2900.DBD0p2900啟動(dòng)/停止SetpointRealDB1001.DBD0p1001速度設(shè)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(zhuǎn)速⑤建立變量在項(xiàng)目視圖的項(xiàng)目樹中單擊設(shè)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(rèn)變量表”，在打開的默認(rèn)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(dòng)信號(hào)123456785.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)停止信號(hào)123455.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)轉(zhuǎn)速設(shè)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(zhuǎn)速的I/O域2435615.1.3HMI與G120的直接通信

組態(tài)運(yùn)行信號(hào)1345625.1.3HMI與G120的直接通信組態(tài)故障信號(hào)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(shè)置新購置的變頻器的IP地址為，本例應(yīng)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(guān)參數(shù)的設(shè)置p0840=2094.0，p2099[0]=2900。這樣設(shè)置的原因是當(dāng)p2900=100（ON）或者0（OFF）時(shí)，可以產(chǎn)生一個(gè)上升沿的脈沖。設(shè)置轉(zhuǎn)速參數(shù)p1070=1001，其含義是把固定值1作為主設(shè)定值。狀態(tài)字1和實(shí)際輸出信號(hào)（電壓、電流、轉(zhuǎn)速等）都是用來顯示的，無需進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。限速參數(shù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最小速度（p1080）和最大速度（p1082）有必要根據(jù)需要設(shè)置。如果沒有設(shè)置此參數(shù)，若操作者在觸摸屏上誤設(shè)置轉(zhuǎn)速設(shè)置值，可能會(huì)引起安全事故。5.1.3HMI與G120的直接通信（4）計(jì)算機(jī)IP地址的設(shè)置觸摸屏的組態(tài)及變頻器參數(shù)的設(shè)置都需要從計(jì)算機(jī)中下載到觸摸屏和變頻器中，這時(shí)可通過以太網(wǎng)連接進(jìn)行下載，下載前必須將計(jì)算機(jī)的IP地址設(shè)置與觸摸屏和變頻器的IP地址在同一網(wǎng)段中。打開計(jì)算機(jī)IP地址設(shè)置窗口步驟：“控制面板”→“網(wǎng)絡(luò)和Internet”→“查看網(wǎng)絡(luò)與任務(wù)”→“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(duì)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(dòng)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(jiǎn)稱PN）通信接口，即變頻器可作為PLC的PROFINETIO設(shè)備，與PLC通過以太網(wǎng)進(jìn)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(xiàng)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(bào)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(diào)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(qǐng)根據(jù)所使用的控制單元下載相應(yīng)版本的GSDML文件。控制單元CU230P-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