西门子S7-1500通过Profinet网络控制变频器G120

博图TIA

1、PROFINET 通讯功能概述
SINAMICS G120 的控制单元 CU250S-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，有两 种方式能够访问变频器的参数：
1. 周期性通讯的 PKW 通道（参数数据区）：通过 PKW 通道 PROFINET IO 控制器可以读写变频器参数，每次只能读或写一个参数，PKW 通道 的长度固定为 4 个字。



2. 非周期通讯：PROFINET IO 控制器通过非循环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 S7-1500 与 G120 CU250S-2PN 的 PROFINET PZD 通信，
以组态标准报文 1 为例介绍通过 S7-1500 如何控制变频器的起停、调速以及读 取变频器状态和电机实际转速。


2、S7-1500与G120的PROFINET PZD通信实例
2.1 硬件列表

设备	订货号	版本
S7-1516-3PN/DP	6ES7 516-3AN00-0AB0	V1.5
CU250S-2PN	6SL3246-0BA22-1FA0	V4.6
PM240	6SL3224-0BE15-5UA0

2.2 软件列表

软件名称	版本
TIA Portal	V13
StartDrive	V13

2.3 硬件组态
创建 S7-1500 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。

图2-1 创建S7-1500 项目


添加S7-1516-3PN/DP，创建项目：
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S7-1500->CPU->CPU 1516-3PN/DP->6ES7 516-3AN00-0AB0；
3）选择CPU 版本号；
4）点击“添加”按钮。

图2-2 添加S7-1500 CPU1516-3PN/DP
添加G120 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 -> 驱动器 -> Siemens AG -> SINAMICS -> SINAMICS G120 CU250S-2 PN Vector V4.6”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_2.PROFINET 接口_1”， 完成与 IO 控制器网络连接。

图2-3 添加G120 从站


组态S7-1500 的Device Name 和分配IP地址：
1）点击CPU1516-3PN/DP，设置其Device Name 为“plc1500”；
2）分配IP 地址

图2-4 设置CPU1516-3PN/DP 的Device Name 和分配 IP 地址
组态 G120 的 Device Name 和分配 IP 地址：
1）点击 G120，设置其 Device Name 为“g120pn”；
2）分配 IP 地址。

图2-5 设置G120 的Device Name 和分配IP 地址
完成上面的操作后，硬件组态中S7-1500 和G120 的IP 地址和Device Name 就已经设置好了。现在组态G120 的报文：


1）将硬件目录中“Standard telegram1，PZD-2/2 ”模块拖拽到“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 IW0、IW2，输出地址 QW0、QW2；


2）编译项目。

图2-6 组态与CU250S-2 PN 通信报文
下载硬件配置：
1）鼠标单击“PLC_2”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，子网的链接；
4）点击“下载”按钮。

图2-7 下载硬件配置
2.4、SINAMICS G120 的配置在完成 S7-1500 的硬件配置下载后，S7-1500 与 G120 还无法进行通讯，必须 为G120 分配 Device Name 和IP 地址，保证为G120 实际分配的Device Name 与硬件组态中为G120 分配的Device Name 一致。分配G120 的设备名称：
1）如下图所示选择“更新可访问的设备”，并点击“在线并诊断”；
2）点击“命名”；
3）设置G120 PROFINET 设备名称g120pn，并点击“分配名称”按钮；
4）从消息栏中可以看到提示。

图 2-8 分配 G120 Device Name分配G120 的IP 地址：
1）如下图所示选择“更新可访问的设备”，并点击“在线并诊断”；
2）点击“分配IP 地址”；
3）设置 G120 IP 地址和子网掩码，并点击“分配 IP 地址”按钮；
4）从消息栏中可以看到提示“当前连接的 PROFINET 配置已经改变。需重新启 动驱动，新配置才生效”。

图2-9 分配G120 IP 地址设置 G120 的命令源和报文类型：
1）在线访问 G120；
2）选择通讯设置；
3)设置 P0922=1，选择“标准报文 1， PZD2/2”。

图2-10 G120 配置变频器自动设置的参数如下：

参数号	参数值	说明	参数组
P1070[0]	r2050.1	变频器接收的第 2 个过程值作为速度设定值	CDS0
P2051[0]	r2089.0	变频器发送第 1 个过程值为状态字
P2051[1]	r63.1	变频器发送第 2 个过程值为转速实际值

2.5 通过标准报文1 控制电机起停及速度
S7-1500 通过 PROFINET PZD 通信方式将控制字 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S7-1500.
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100%的速度，接收的最大速度为32767（200%）。参数P2000 中设置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	QW0	PZD1 - 控制字 1（STW1）	16 进制(16Bit)
QW2	PZD2 - 主设定值（NSOLL_A）	有符号整数(16Bit)
变频器 -> PLC	IW0	PZD1 - 状态字 1（ZSW1）	16 进制(16Bit)
IW2	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

• 程序
  

图2-11 程序
2. 启动变频器
首次启动变频器需将控制字 1（STW1）16#047E 写入 QW0 使变频器运行准备 就绪，然后将 16#047F 写入 QW0 启动变频器。


3. 停止变频器
将16#047E 写入QW0 停止变频器；


4.调整电机转速调整电机转速调整电机转速
将主设定值（NSOLL_A）十六进制 2000 写入 QW2，设定电机转速为 750rpm。


5.读取 IW0 和 IW2 分别可以监视变频器状态和电机实际转速。

图2-12 监控表


3、PROFINET报文结构及控制字和状态字
3.1 报文结构

表 3-2 报文说明
3.2 控制字

控制字位	含义	参数设置
0	ON/OFF1	P840=r2090.0
1	OFF2 停ft	P844=r2090.1
2	OFF3 停ft	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	故障应答	P2103=r2090.7
8,9	预留
10	通过 PLC 控制	P854=r2090.10
11	反向	P1113=r2090.11
12	未使用
13	电动电位计升速	P1035=r2090.13
14	电动电位计降速	P1036=r2090.14
15	CDS 位 0	P0810=r2090.15

表3-3 控制字
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	故障	r2139.3
4	OFF2 激活	r899.4
5	OFF3 激活	r899.5
6	禁止合闸	r899.6
7	报警	r2139.7
8	转速差在公差范围内	r2197.7
9	控制请求	r899.9
10	达到或超出比较速度	r2199.1

11	I、P、M 比较	r1407.7
12	打开抱闸装置	r899.12
13	报警电机过热	r2135.14
14	正反转	r2197.3
15	CDS	r836.0

文章来源：综合网络，本文系网络转载，版权归原作者所有。但因转载众多，无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容！本文内容为原作者观点，并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。




如何成为优秀的电气工程师？扫码请咨询

▼左老师：18073180632（同微信）

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！