1.G120变频器的CANopen通信功能

1.1 支持CANopen通信的G120变频器
G120系列变频器中有以下两种控制单元（或变频器）支持CANopen通信：
1. CU230P-2 CAN控制单元；
2. 订货号倒数第二位为C的G120C变频器，例如6SL3210-1KE11-8U C 0；

1.2 G120变频器的CANopen通信功能

G120 CANopen通信符合以下子协议：

• 通信子协议CiA 301 V4.0；
• 设备子协议CiA 402 V2.0 驱动与运动控制；
• 指示器子协议CiA 303-3 V1.0。

支持1个SDO服务（作为SDO服务器）；
支持最多8个RPDO和8个TPDO ；
支持同步数据传输模式；
支持节点护卫/心跳协议（作为心跳生产者）；
作为NMT从节点；
通信速率10K、20K、50K、125K、250K、500K、800K、1M bit/s；
EDS文件下载地址：48351511

2.PDO通信服务基本原理
CANopen 的实时数据传输通过“过程数据对象PDO（Process Data Object）”进行传输。
数据从一个生产者传到一个或多个消费者。每个PDO最多传送8 个字节数据（例如：一个 PDO 可以传输最多 64 个数字 I/O 值，或者 4 个 16 位的 A/D 值）。有两种PDO ，发送PDO（TPDO）和接收PDO（RPDO）。

图2-1 PDO服务通信模型

PDO 报文由COB-ID 标识，生产者发出的TPDO带有相应的COB-ID，消费者如果希望接收该PDO的数据必须将其RPDO的COB-ID设置为与生产者TPDO的COB-ID相同的值。
每个 PDO 在对象字典中用 2 个对象描述：

• PDO 通信参数：包含PDO的COB-ID，传输类型，禁止时间和定时器周期；
• PDO 映射参数：包含一个对象字典中对象的列表，这些对象映射到 PDO 里，包括它们的数据长度。生产者和消费者必须知道这个映射，以解释 PDO 内容。

更详细PDO通信服务信息请参考其它CANopen协议相关资料。

3.自由PDO映射实例
本实例介绍如何采用自由PDO映射方式实现带转矩限幅的速度控制功能。本实例并不考虑采用何种CANopen控制器以及如何配置CANopen控制器，只针控制单元CU230P-2 CANopen通信的参数设置进行介绍。变频器通用技术以及调试方法本实例也不进行介绍请参考其它文档。

3.1 功能说明
CU230P-2通过RPDO1和RPDO2共接收4个字的过程数据数据，包括控制字、速度设定值、正转矩限幅、负转矩限幅。通过TPDO1和TPDO2共发送6个字的过程数据，包括状态字、速度实际值、输出电流、直流母线电压、故障编号、报警编号。

表3-1 RPDO 的COB-ID及映射关系

	COB-ID	映射1	映射2	映射3	映射4
RPDO1：	202Hex	6040 Hex （控制字）	5800 Hex （速度设定值）	0 Hex	0 Hex
RPDO2：	302 Hex	5801 Hex （正转矩限幅）	5802 Hex （负转矩限幅）	0 Hex	0 Hex

 

表3-2 TPDO 的COB-ID及映射关系

	COB-ID	映射1	映射2	映射3	映射4
RPDO1：	182Hex	5810 Hex （控制字）	5811 Hex （速度实际值）	5812 Hex （输出电流）	5813 Hex （直流电压）
RPDO2：	282 Hex	5814 Hex （故障编号）	5815 Hex （报警编号）	0 Hex	0 Hex

 

3.2 硬件接口
本实例采用G120控制单元 CU230P-2 CAN V4.3.2 订货号6SL3243-0BB30-1CA1。

  
图3-1 CU230P CANopen物理接口                         图3-2 管脚分配

 

3.3 CAN接口设置
使用STARTER软件和BOP-2操作面板均可对CAN接口进行设置。在STARTER中使用控制单元树状视图的“Communication ”中“CAN”功能设置CAN接口。使用BOP-2面板设置请参考下图中对应的参数号。

> “CAN interface”选项卡中，设置通信速率和节点ID。(注意：只有在变频器重新上电后，节点 ID 和波特率的修改才会生效。断电前请执行“copy RAM to ROM”保存修改的参数)。
1) P2030 = 4激活CAN
2) P8622 通信速率
3) P8620 节点ID
(注意：如果硬件DIP开关设置的节点ID为0，那么由P8620设置节点ID。否则P8620为只读，显示由硬件DIP开关设置的节点ID)

图3-3 CAN interface选项卡

 

> “Standard Identifier” 选项卡中，可修改SYNC和Emergency服务的COB-ID，SDO和NMT服务的COB-ID是不能修改的。

4) P8603 紧急事件COB-ID
5) P8602同步对象COB-ID

图3-4 Standard Identifier选项卡

> “Network Management”选项卡中，可以设置CAN接口的运行状态。在修改CAN接口配置时，应将CAN接口运行状态设置为“Preoperational”预运行状态。

6) P8685 CAN接口运行状态
0: 正在初始化
4: 停止
5: 运行
127: 预运行
128: 复位节点
129: 复位通信

图3-5 Network Management选项卡

> “Monitoring functions” 选项卡中，可设置节点的监控功能。“Heartbeat”和“Node guarding”不能同时激活。设置为“0ms”时功能被禁止。另外还可以设置在出现通信错误时CAN节点的动作。

7) P8606 心跳时间
8) P8604[0]节点护卫时间
9) P8604[1]节点护卫生命因子
10) P8609[0]出现通信故障时的响应

图3-6 Monitoring functions选项卡

本实例只对CAN接口的基本参数通信速率和节点ID进行了设置，对于节点保护心跳协议等功能请根据实际应用进行设置。

德国西门子CPU1515F-2PN全新6ES7515-2FM01-0AB0
3.4 自由PDO映射设置
使用STARTER软件只能通过专家列表配置PDO映射参数，双击控制单元树状视图的"Expert list"可以打开专家列表。使用BOP-2面板调试请参考以下步骤中对应的参数号。
> 将PDO映射方式修改为自由映射，P8744= 2；
> 修改RPDO1通信参数和映射参数：

1. 修改RPDO1 的COB-ID并允许修改映射：P8700[0]=80000202H；
2. 修改RPDO1传输类型：P8700[1]=FEH（采用默认值：立即接收）
3. 修改映射：设置映射参数P8710[0]=6040_00_10H；
4. 修改映射：设置映射参数P8710[1]=5800_00_10H；
5. 修改映射：设置映射参数P8710[2]= 0H；
6. 修改映射：设置映射参数P8710[3]= 0H；
7. 将PRDO1设置为禁止修改映射：P8700[0]=202 H；

> 修改RPDO2通信参数和映射参数：

1. 修改RPDO2的COB-ID并允许修改映射：P8701[0]=80000302H；
2. 修改RPDO2传输类型：P8701[1]=FEH（采用默认值：立即接收）
3. 修改映射：设置映射参数P8711[0]=5801_00_10H；
4. 修改映射：设置映射参数P8711[1]=5802_00_10H；
5. 修改映射：设置映射参数P8711[2]=0H；
6. 修改映射：设置映射参数P8711[3]=0H；
7. 将PRDO2设置为禁止修改映射：P8701[0]=302 H；

> 修改TPDO1通信参数和映射参数：

1. 修改TPDO1的COB-ID并允许修改映射：P8720[0]=80000182 H；
2. 修改TPDO1传输类型：P8720[1]=FEH（采用默认值：数据变化时发送）
3. 修改映射：设置映射参数P8730[0]=5810_00_10 H；
4. 修改映射：设置映射参数P8730[1]=5811_00_10 H；
5. 修改映射：设置映射参数P8730[2]=5812_00_10 H；
6. 修改映射：设置映射参数P8730[3]=5813_00_10 H；
7. 将TRDO1设置为禁止修改映射：P8720[0]=40000182 H；

> 修改TPDO2通信参数和映射参数：

1. 修改TPDO2的COB-ID并允许修改映射：P8721[0]=80000282 H；
2. 修改TPDO2传输类型：P8721[1]=FEH（采用默认值：数据变化时发送）
3. 修改映射：设置映射参数P8731[0]=5814_00_10 H；
4. 修改映射：设置映射参数P8731[1]=5815_00_10 H；
5. 修改映射：设置映射参数P8731[2]=0H；
6. 修改映射：设置映射参数P8731[3]=0H；
7. 将TRDO2设置为禁止修改映射：P8721[0]=40000282 H；

按照以上步骤设置自由PDO映射后，变频器自动将CANopen对象映射到变频器过程数据中，映射关系请参考下表。也可通过r8750查看接收数据映射关系，r8751查看发送数据映射关系。

表3-3 接收数据映射关系                                                               表3-4 发送数据映射关系

CANopen对象	G120 过程数据		CANopen对象	G120 过程数据
6040	r2050.0（PZD1）		5810	P2051[0]（PZD1）
5800	r2050.1（PZD2）		5811	P2051[1]（PZD2）
5801	r2050.2（PZD3）		5812	P2051[2]（PZD3）
5802	r2050.3（PZD4）		5813	P2051[3]（PZD4）
			5814	P2051[4]（PZD5）
			5815	P2051[5]（PZD6）

 

3.5 过程数据互联

> 控制字自动互联

1. 设置P8790=1控制字自动连接；
2. COPY RAM TO ROM；
3. 断电重新上电，变频器自动修改与控制字相关的参数互联；

表3-5 控制字位含义

位15..8	位7	位6..4	位3	位2	位1	位0
未用	故障复位	未用	脉冲使能	OFF3停车	OFF2停车	ON/OFF1

> 主设定值与转矩限幅过程数据互联

• P1070=2050.1，将PZD2做为主设定值；
• P1522[0]=2050.2，将PZD3做为正转矩限幅；
• P1523[0]=2050.3 ，将PZD4做为负转矩限幅；

> 发送过程数据互联

• P2051[0]=52，将r52状态字经由PZD1发送；
• P2051[1]=63.1，将r63.1转速实际值经由PZD2发送；
• P2051[2]=68.1，将r68.1输出电流经由PZD3发送；
• P2051[3]=26，将r26直流母线电压经由PZD4发送；
• P2051[4]=2131，将r2131当前故障号经由PZD5发送；
• P2051[5]=2132，将r2132当前报警号经由PZD6发送；

注意：上述设定后，经过CANopen传输的速度设定、转矩限幅值、速度实际值、输出电流以及直流母线电压均为经过标准化的16位有符号整数。标准化方法：变频器接收或发送的十进制有符号整数16384对应于100%的基准量。G120变频器常用的基准参数：P2000基准转速、P2001基准电压、P2002基准电流、P2003基准转矩。

关键词
G120, CANopen, PDO