西门子变频器技术入门及实践-第7-9章

位号
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
15
报文20 该位为1时，接通就绪
含义
其它报文
该位为1时，运行就绪
该位为1时，运行使能
该位为1时，变频器故障
该位为0时，OFF2（惯性停车功能）激活
该位为0时，OFF3（快速停止）激活
该位为1时，禁止合闸，只有在给出 OFF1 指令并重新给出 ON指令后，才能接通电机。
3000 m
电磁波 -
IEEE 802.11 x
取决于所用的扩展符 号（a、g、h等）
100 m
灵活性更高， 联网到远程、 难以访问的设 备时成本较低
7.2.2 G120变频器的 PROFINET通信
在PROFINET网络中，控制器有两种方式能够访问变频器的参数： ➢ 通过周期性通信的PKW通道，控制器每次只能读或写一个参数，PKW通道的长度固定为4个字。 ➢ 通过非周期通信，控制器访问变频器数据记录区，每次可以读或写多个参数。
PROFINET是由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International——PI）推出的新一 代基于工业以太网技术的自动化总线标准。可以完全兼容工业以太网和现有的现场 总线技术（例如PROFIBUS）。
根据响应时间的不同，PROFINET支持TCP/IP标准通信、实时（Real Time，RT）通 信和等时同步实时（Isochronous Real-Time）通信三种通信方式。
西门子变频器技术入门及实践 7-9
刘长青 编著 2020.5
目录
➢ 1绪论 ➢ 2交流异步电动机 ➢ 3西门子G120变频器 ➢ 4 G120变频器安装与接线 ➢ 5 G120变频器的基本调试 ➢ 6 G120变频器的操作与设置 ➢ 7 G120变频器的网络通信 ➢ 8 G120变频器的保存和传送设置 ➢ 9 G120变频器的故障检测与维护 ➢ 10 STARTER软件简介 ➢ 11 变频器操作实践
7.1.1 接收数据和发送数据 7.1.2 PROFIdrive 行规
7.1.1 接收数据和发送数据
变频器从上级控制器中接收循环数据，再将循环数据反馈给控制器。变频器和控制器各 自在报文中打包数据。
对于“从站-从站”通讯和非循环通讯读写变频器参数，请参考“现场总线”功能手册。
循环数据交换
报文结构
7.1.2 PROFIdrive 行规
PROFIdirvie是用于驱动技术的行规。 G120变频器可以通过PROFINET、PROFIBUS 等现场总线接口（由G120的控制单元的接口决
定）无缝集成到全集成自动化系统中，支持的协议包括PROFIdrive、PROFIsafe和 PROFIenergy等。 PROFIdrive 协议为典型应用定义了特定的报文，并分配有固定的 PROFIdrive 报文号。 对于PROFIdrive报文的控制字，报文20（VIK/NAMUR），第0-11位符合PROFIdrive行规， 第12-15位为制造商专用；对于其余报文，第0-10位符合PROFIdrive行规，第11-15位为制造 商专用。 对于PROFIdrive报文的状态字1，第0-10位符合PROFIdrive行规，第11-15位为制造商专用。 PROFIBUS 和 PROFINET 的报文是一样的。
OFF3 停车 脉冲使能
该位为0时，快速停机，即电机按 OFF3 减速时间 p1135制动，直到达到静态；该 P0848=r2090.2 位为1时，可以接通电机（ON 指令）。 该位为0时，立即关闭电机（脉冲封锁）；该位为1时，接通电机（脉冲使能）。 P0852=r2090.3
使能斜坡函数发 该位为0时，变频器将斜坡函数发生器的输出设为 0；该位为1时，允许斜坡函数发 P1140=r2090.4
7.2.3 S7-1200 CPU与G120的PROFINET通信举例
设备
S7-1200PLC G120控制单元 G120功率模块
硬件配置
型号 CPU1214C AC/DC/RLY
CU240E-2PN PM240
订货号 6ES7 214-1BG40-0XB0 6SL3244-0BB12-1FA0 6SL3210-1PB13-0UL0
该位为1时，转速差在公差范围内
该位为1时，请求自动化系统控制变频器。
该位为1时，达到或超出比较转速（P2141）
该位为1时，达到电流限值或转矩限值
该位为1时，达到转矩限值
---
该位为1时，抱闸打开
该位为0时，“电机过热”报警
该位为1时，电机正转，变频器内部实际值〉0 ；该位为0时，电机反转，变频器内部实际值〈0 。
7 G120变频器的网络通信
7.1 通过 PROFIBUS 或 PROFINET通信 7.2 PROFINET通信 7.3 PROFIBUS 7.4 其他通信方式
7.1 通过 PROFIBUS 或 PROFINET通信
通过现场总线接口，SINAMICS G120变频器可以和上位控制器进行网络通信。 不同的G120变频器控制单元，具有不同的的现场总线接口。
P2080[7]=r2139.7 P2080[8]=r2197.7 P2080[9]=r0899.9 P2080[10]=r2199.1 P2080[11]= r1407.7 P2080[12]=r0899.12 P2080[13]=r2135.14 P2080[14]=r2197.3
该位为1时，显示CDS（Command Data Set，指令数据组）
SCRJ 45 ISO/IEC 61754-24
BFOC（Bayonet 光纤连 接器）及SC（用户连接 器）ISO/IEC 60874
电缆类型/传输介质标准
100Base-TX 2x2 双绞对称屏蔽铜质电缆，满足CAT 5 传输 要求IEEE 802.3
100Base-FX POF 光纤电缆（塑料光纤，POF） 980/1000 μm（纤芯直径/外径） ISO/IEC 60793-2
（1）用于周期性通信的PROFIdrive的报文结构
缩写
说明
STW
控制字
ZSW
状态字
NSOLL_ 转速设定值
A
NIST_A 转速实际值
缩写
说明
MIST_GL 经过平滑的转矩实
ATT
际值
PIST_GL 经过平滑的有功功
ATT
率实际值
M_LIM 转矩限值
FAULT_ 故障号
CODE
NIST_A_ 经过平滑的转 WARN_
软件名称 TIA Portal STARTER
软件配置
版本 V13 V5.1
（1）组态S7-1200 的CPU和G120变频器通信
添加S7-1200 CPU
添加SINAMICS G120变频器
设置S7-1500的设备名称和IP地址
设置G120的设备名称和IP地址
（2）组态G120的通信报文 组态PROFINET PZD通信报文及通信I/O地址
除了报文20，该位为1时，降低保存在电动电位器中的设定值。对于报文20，当从 P1036=r2090.14 其他报文切换到报文 20 时，前一个报文的定义保持不变。
对于报文20，在不同的操作接口设置（指令数据组）之间切换；对于其他报文该 P0810=r2090.15 位预留。
（3）状态字1——ZSW1
传输速率及通信模式
100 Mbps，全双工
100 Mbps， 全双工
100 Mbps， 全双工
100 Mbps， 全双工
100 Mbps， 全双工
两个设备间最 大分段长度
优势
100 m
简单经济
50m 100m 26 km
电位存在较大 差异时使用对 电磁辐射不敏 感线路衰减低 可将网段的长 度显著延长
覆膜玻璃光纤（聚合体覆膜光纤，PCF） 200/230μm（纤芯直径/外径） ISO/IEC 60793-2
单模玻璃纤维光纤电缆 10/125 μm（纤芯直径/外径） ISO/IEC 60793-2
多模玻璃纤维光纤电缆 50/125 μm 及62.5/125 μm（纤芯直径/外径） ISO/IEC 9314-4
（3）下载硬件组态
（4）配置G120：分配设备名称和IP地址，设置报文参数
为G120分配设备名称
为G120分配IP地址
对G120变频器设置p922=1（出厂设置的默认值为1），即选择“标准报文1，PZD2/2”。 可以使用操作面板，也可以使用变频器组态软件。
使用STARTER软件设置G120的命令源和报文类型
预留
通过PLC 控制 反向
该位为0时，变频器忽略来自现场总线的过程数据；该位为1时，由现场总线控制，P854=r2090.10
变频器会采用来自现场总线的过程数据。
该位为0时，取反变频器内的设定值。
P1113=r2090.11
未使用 电动电位计升
电动电位计降
CDS 位0
除了报文20，该位为1时，高保存在电动电位器中的设定值。对于报文20，当从其 P1035=r2090.13 他报文切换到报文 20 时，前一个报文的定义保持不变。
信号互联
P2080[0]=r0899.0 P2080[1]=r0899.1 P2080[2]=r0899.2 P2080[3]=r2139.3 P2080[4]=r0899.4 P2080[5]=r0899.5 P2080[6]=r0899.6
该位为1时，变频器出现报警，电机保持接通状态，无需应答。
IW100 变频器 -> PLC
IW102
PZD1 - 状态字 1（ZSW1） PZD2 - 实际转速（NIST_A）
生器
生器使能。
继续斜坡函数发 该位为0时，斜坡函数发生器的输出保持在当前值；该位为1时，斜坡函数发生器 P1141=r2090.5
生器
的输出跟踪设定值。
使能转速设定值 故障应答
该位为0时，电机按斜坡函数发生器减速时间 p1121 制动；该位为1时，电机按加 P1142=r2090.6 速时间 p1120 升高到速度设定值。 该位发生上升沿时，应答故障，此时如果仍存在 ON指令，变频器进入“接通禁止”P2103=r2090.7 状态。
网络中的每个PROFINET设备均通过其PROFINET接口进行唯一标识。为此，每个 PROFINET接口具有一个 MAC 地址（出厂默认值）和一个 IP 地址，还具有一个 PROFINET 设备名称。
PROFINET的传输介质及技术规范
物理属性 电气
光学
连接方法
RJ45 连接器ISO 60603-7
G120变频器连接至PROFINET网络
Hale Waihona Puke 将G120变频器连接至PROFINET网络并与控制器实现PROFINET通信的步骤： （1）连接G120变频器和控制器至PROFINET 总线系统 （2）对G120变频器和控制器进行PROFINET通信配置
主要通信参数：设备名称和IP 地址参数，端口互连和拓扑，模块属性/参数。 （3）配置G120变频器的PROFIdrive报文 （4）激活控制器的诊断功能
该位为0时，“变频器过热”报警
P2080[15]=r0836.0/ P2080[15]=r2135.15
7.2 PROFINET通信
7.2.1PROFINET简介 7.2.2 G120变频器的 PROFINET通信 7.2.3 S7-1200 CPU与G120的PROFINET通信举例
7.2.1PROFINET简介
警告编号
GLATT 速实际值
CODE
IAIST_G 经过平滑的电 MELD_N 故障字，依据VIK-
LATT
流实际值
AMUR NAMUR定义
（2）控制字1——STW1
位号 0
1 2 3 4 5 6 7 8，9 10 11 12 13
14
15
含义
说明
信号互联
ON/OFF1 OFF2 停车
该位为0时，OFF1有效，电机按斜坡函数发生器的减速时间 p1121 制动，达到静 P0840=r2090.0 态后变频器会关闭电机；该位为1时，ON有效，变频器进入“运行就绪”状态， 若此时控制字第3位为1时，变频器接通电机。 该位为0时，电机立即关闭，惯性停车；该位为1时，可以接通电机（ON 指令） P0844=r2090.1
（5）调试：通过标准报文1控制电机启停及速度
S7-1200的I/O地址和变频器过程数据对应关系
数据方向
PLC的 I/O 地址 变频器过程数据
数据类型
QW100 PLC ->变频器
QW102
PZD1 - 控制字 1（STW1） PZD2 - 主设定值（NSOLL_A）
16 进制(16Bit) 有符号整数(16Bit)