S7-1200与G150 CU320-2PN的PROFINET通讯第部分 控制变频器的起停和调速

目录:

1PROFINET 通讯功能概述

2S7-1200与G150的PROFINET  PZD通讯实例

2.1硬件列表

2.2软件列表

2.3硬件组态

2.3.1创建S7-1200项目

2.3.2添加S7-1214C DC/DC/DC

2.3.3添加G150站

2.3.4组态S7-1200的Device Name和分配IP地址

2.3.5组态G150的Device Name和分配IP地址

2.3.6组态G150的报文

2.3.7下载硬件配置

2.4SINAMICS G150的配置

2.4.1搜索G150站点：

2.4.2配置G150

2.4.3G150调试

2.5通过标准报文1控制电机的起停及速度

3PROFINET报文结构及控制字和状态字

3.1报文结构

3.2控制字

3.3状态字

4文档说明

PROFINET 通讯功能概述

SINAMICS G150的控制单元CU320-2PN支持基于PROFINET的周期过程数据交换和变频器参数访问。

周期过程数据交换

PROFINET IO控制器可以将控制字和主给定值等过程数据周期性的发送至变频器，并从变频器周期性的读取状态字和实际转速等过程数据。

变频器参数访问

提供PROFINET IO控制器访问变频器参数的接口，可以通过非周期通讯方式访问变频器的参数：PROFINET IO控制器通过非周期通讯访问变频器数据记录区，每次可以读或写多个参数。

本文通过示例介绍S7-1200与G150 CU320-2PN的PROFINET PZD通信，以组态标准报文1为例介绍通过S7-1200如何控制变频器的起停、调速以及读取变频器状态字和电机实际转速。

3

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2 S7-1200与G150的PROFINET PZD通讯实例

2.1 硬件列表

设备

订货号

版本

S7-1214C DC/DC/DC

6ES7 214-1AE30-0XB0

V2.2

G150

6SL3710-1GE32-1AA3 K95

V4.7

表2-1硬件列表

2.2 软件列表

软件名称

版本

TIA Portal

V13

Starter

V4.4

表2-2软件列表

2.3 硬件组态

2.3.1 创建S7-1200项目

打开TIA PORTAL软件：

1. 选择创建新项目；

2. 输入项目名称；

3. 点击“创建”按钮，创建一个新的项目。

图2-1创建S7-1200项目

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2.3.2 添加S7-1214C DC/DC/DC

1. 打开项目视图，点击"添加新设备"，弹出添加新设备对话框；

2. 设备树中选择S7-1200->CPU->CPU 1214C DC/DC/DC->6ES7 214-1AE30-0XB0；

3. 选择CPU版本号；

4. 点击“确定”按钮。

图2-2添加S7-1200 CPU1214C DC/DC/DC

2.3.3 添加G150站

1. 点击“设备和网络”，进入网络视图页面；

2. 将硬件目录中“其它现场设备-> PROFINET IO -> Drives -> Siemens AG -> SINAMICS -> SINAMICS G130/G150 CU320-2 PN V4.7”模块拖拽到网络视图空白处；

3. 点击蓝色提示“未分配”以插入站点，选择主站“PLC_1.PROFINET接口_1”，完成与IO 控制器的网络连接。

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图2-3添加G150站

2.3.4 组态S7-1200的Device Name和分配IP地址

1. 选择CPU1214C DC/DC/DC，点击“以太网地址”；

2. 分配IP地址；

3. 设置其Device Name为“plc1200”。

图2-4设置CPU1214C DC/DC/DC的Device Name和分配IP地址

2.3.5 组态G150的Device Name和分配IP地址

1. 选择G150，点击“PROFINET接口”；

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2. 分配IP地址；

3. 设置其Device Name为“g150pn”。

图2-5设置G150的Device Name和分配IP地址

2.3.6 组态G150的报文

完成上面的操作后，硬件组态中S7-1200和G150的IP地址和Device Name就已经设置好了。现在组态G150的报文：

1. 将硬件目录中“模块->DO Vector”拖拽到“设备概览”视图的插槽中；

2. 将硬件目录中“子模块-> Standard telegram1，PZD-2/2 ”拖拽到“设备概览”视图的插槽中，系统自动分配了输入输出地址，本示例中分配的输入地址IW68、IW70，输出地址QW64、QW66；

3. 编译项目。

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图2-6组态通讯报文

2.3.7 下载硬件配置

1. 鼠标单击“PLC_1”选项；

2. 点击“下载到设备”按钮；

3. 选择PG/PC接口类型，PG/PC接口和子网的链接；

4. 点击“开始搜索”按钮，选中搜索到的设备“PLC_1”，点击“下载”按钮，完成下载操作。

图2-7下载硬件配置

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2.4 SINAMICS G150的配置

在完成S7-1200的硬件配置下载后，S7-1200与G150还无法进行通讯，为G150分配Device Name和IP地址，保证为G150实际分配的Device Name与硬件组态中为G150分配的Device Name一致。

2.4.1 搜索G150站点：

打开Starter软件，新建一个项目：

1. 点击“Accessible Nodes”，搜索在线的站点；

2. 右键点击搜索到的G150站点，选择“Edit Ethernet node”，弹出“Edit Ethernet node”的对话框。

图2-8搜索G150站点

2.4.2 配置G150

在“Edit Ethernet node”对话框中设置IP地址、子网掩码和Device name：

1. 设置G150的IP地址和子网掩码；

2. 点击“Assign IP configuration”；

3. 设置G150的Device name为“g150pn”；

4. 点击“Assign name”；

5. 点击“close”关闭对话框。

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图2-9 配置G150站点

2.4.3 G150调试

完成G150配置之后，可以重新在“Project”菜单中选择“Accessible Nodes”选项，将在线的G150上载到PG/PC中，可使用“Automatic configuration”对驱动装置在线进行自动配置，并完成静态识别和控制器优化。然后为驱动器配置报文，配置结束后执行"Copy RAM to ROM"将参数存贮至CF卡中。

1. 设置P0922=1，选择“标准报文1，PZD2/2”。

图2-10 设置G150报文

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2.5 通过标准报文1控制电机的起停及速度

S7-1200通过PROFINET PZD通讯方式将控制字1（STW1）和主设定值（NSOLL_A）周期性的发送至变频器，变频器将状态字1（ZSW1）和实际转速（NIST_A）发送到S7-1200。

1. 控制字：常用控制字如下，有关控制字1（STW1）详细定义请参考“3 PROFINET报文结构及控制字和状态字”章节。

• 047E(16进制) - OFF1停车

• 047F(16进制) - 正转启动

2. 主设定值：速度设定值要经过标准化，变频器接收十进制有符号整数16384（4000H十六进制）对应于百分之100的速度，接收的大速度为32767（百分之200）。参数P2000中设置百分之100对应的参考转速。

3. 反馈状态字详细定义请参考“3 PROFINET报文结构及控制字和状态字”章节。

4. 反馈实际转速同样需要经过标准化，方法同主设定值。

示例：通过TIA PORTAL软件“监控表”模拟控制变频器起停、调速和监控变频器运行状态。

数据方向

PLC I/O地址

变频器过程数据

数据类型

PLC -> 变频器

QW64

PZD1 - 控制字1（STW1）

U16(16Bit)

QW66

PZD2 - 主设定值（NSOLL_A）

有符号整数(16Bit)

变频器 -> PLC

IW68

PZD1 - 状态字1（ZSW1）

U16(16Bit)

IW70

PZD2 - 实际转速（NIST_A）

有符号整数(16Bit)

表2-3 PLC I/O地址与变频器过程值

1. 程序：

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图2-11程序

2. 启动变频器

启动变频器需将控制字1（STW1）16#047E写入QW64使变频器运行准备就绪，然后将16#047F写入QW64启动变频器。

3. 停止变频器

将16#047E写入QW64停止变频器；

4. 调整电机转速

将主设定值（NSOLL_A）十六进制2000写入QW66，设定电机转速为750rpm。

5. 读取IW68和IW70分别可以监视变频器状态字和电机实际转速。

图2-12监控表

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3 PROFINET报文结构及控制字和状态字

3.1 报文结构

表3-1报文结构

表3-2 控制字和设定值一览 13

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表3-3 状态字和实际值一览

3.2 控制字

控制字位

含义

参数设置

0

ON/OFF1

P840=r2090.0

1

OFF2停车

P844=r2090.1

2

OFF3停车

P848=r2090.2

3

脉冲使能

P852=r2090.3

4

使能斜坡函数发生器

P1140=r2090.4

5

继续斜坡函数发生器

P1141=r2090.5

6

使能转速设定值

P1142=r2090.6

7

打开抱闸

P0855=r2090.7

8

JOG1

P1055=r2090.8

9

JOG2

P1056=r2090.9

10

通过PLC控制

P854=r2090.10

11

未使用

12

转速控制器使能

P0856=r2090.12

13

未使用

14

闭合抱闸

P0858=r2090.14

15

未使用

表3-4 控制字

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3.3 状态字

状态字位

含义

参数设置

0

接通就绪

r899.0

1

运行就绪

r899.1

2

运行使能

r899.2

3

JOG当前有

r2139.3

4

OFF2激

r899.4

5

OFF3激

r899.5

6

禁止合闸

r899.6

7

驱动就绪

r2139.7

8

控制器使能

r2197.7

9

控制请求

r899.9

10

未使用

11

脉冲使能

r899.11

12

打开抱闸装置

r899.12

13

抱闸装置闭合指令

r899.13

14

制动控制的脉冲使能

r899.14

15

制动控制的设定值使能

r899.15