S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS通信 第2部分周期通信读写变频器参数

1 G120 PROFIBUS通信功能概述
SINAMICS G120第二代控制单元CU240B-2 DP、CU240E-2 DP、CU240E-2 DP F支持基于PROFIBUS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--通过该通信PROFIBUS主站可将控制字和主设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。G120最多可以接收和发送8个过程数据字。该通信使用周期性通信的PZD通道（过程数据区），变频器不同的报文类型定义了不同数量的过程数据字（PZD）。
> 变频器参数访问--提供PROFIBUS主站访问变频器参数的接口，有两种方式能够访问变频器参数：

1. 周期性通信的PKW通道（参数数据区）：通过PKW通道主站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. 非周期性通信：主站采用PROFIBUS-DPV1通信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CU240E-2 DP F的PROFIBUS PKW通信，介绍如何通过PKW通信读P2902[5]参数值、写P1121参数值。  6ES7288-3AQ04-0AA0西门子200SMARTPLC模块

2 参数通道(PKW)的数据结构
PKW通信工作模式：主站发出请求，变频器收到主站请求后处理请求，并将处理结果应答给主站。

图2-1 PKW通信原理

PKW通信的请求和应答数据总是包含4个字，第1个字和第2个字传送参数号、索引以及任务类型（读或写），第3个和第4个字传送参数内容。

图2-2 PKW参数通道的结构 

> PKE：PKW第1个字

? AK：位 12~15 包含了任务ID 或应答ID，任务ID参考表2-1，应答ID参考表2-2 ；
? SPM：始终为0；
? PNU：参数号 < 2000 PNU = 参数号。 参数号 ≥ 2000 PNU = 参数号减去偏移，将偏移写入分区索引中
（ IND 位 7 … 0 ）。

 
图2-3 PKW结构
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表2-1主站发送给变频器的任务ID

 

表2-2变频器发送给主站的应答ID

应答ID = 7 变频器会在参数值PWE1中将错误号发送给主站。

 

表2-3 应答ID = 7时的错误编号

注：更多错误编号描述请参考《CU240E-2操作手册》
> 参数索引IND：PKW第2个字

? 子下标（参数下标）：标识变频器参数的子索引（参数下标）值。例如P840[1]中括号中的“1”即为参数下标。
? 分区下标：变频器参数偏移量，配合PNU确定参数号。例如P2902的分区下标 = 0x80，分区下表查询请参考表
   2-1。

图2-4 IND结构

表2-4 分区下标设置，取决于变频器参数范围

> 参数值PWE：PKW第3、4个字
参数值PWE总是以双字方式（ 32 位）发送，一条报文只能传送一个参数值。

? 32位的参数值由PWE1（第3个字）和PWE2（第4个字）两个字组成；
? 16位的参数值以PWE2表示，PWE1为0；
? 8位的参数值以PWE2中位0…7表示，高8位和PWE1为0；
? BICO参数：PWE1表示参数号，PWE2位10…15为1，PWE2位0…9表示参数的索引或位号。

3 S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS PKW通信实例

3.1 S7-1200组态  6ES7288-3AQ04-0AA0西门子200SMARTPLC模块
CU240E-2 DP F控制单元支持两种PKW通信报文：353报文和354报文，它们的区别在于过程值通道PZD数量的不同，PKW通道功能完全相同。本示例以组态353报文为例。
S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS通信基本组态过程以及变频器通信参数设置请参考《S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信》文档，在此不做详细介绍。

? 组态与CU240E-2 DP F通信报文

1） 将硬件目录中“SIEMENS telegr 353, PKW+PZD-2/2”模块拖拽到“设备概览”视图的第1个插槽中，系统自动分配了输入输出地址，本示例中分配PKW的输入地址IB68~IB75，输出地址QB64~QW71，分配PZD的输入地址IW76、IW78，输出地址QW72、QW74；
2）为方便编程将插槽1的PKW区重命名为“PKW”（在调用系统功能DPRD_DAT、DPWR_DAT时将用到此名字），将插槽2的PZD区重命名为“PZD”。

图3-1组态与CU240E-2 DP F通信报文

? 编程：在S7-1200中调用扩展指令“DPRD_DAT”读取PKW区数据，调用扩展指令“DPWR_DAT”写入PKW数据。

1） 双击项目树下的“Main（OB1）”打开OB1程序编辑窗口；
2） 扩展指令目录中“分布式I/O -> 其它 -> 驱动器 -> DPRD_DAT和DPWR_DAT ”指令拖拽到程序编辑窗口中。

图3-2 S7-1200编程

? 为系统功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配硬件标识：

1） 单击块参数“LADDR”；
2） 在下拉列表中选择“PKW[AI/AO]”。

图3-3分配硬件标识符

? 为系统功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配其它参数：

1） DPRD_DAT读取缓冲区从MB100开始的8个字节；
2） DPRD_DAT发送缓冲区从MB200开始的8个字节；

注意：也可以使用DB块作为缓冲区，创建DB时请将块访问模式定义为“标准-与S7-300/400兼容”模式。

图3-4分配其它参数

3.2示例1：读取参数P2902[5]数值
将MB200~MB207的8个字节请求数据发送到变频器，变频器返回的响应数据保存在MW100~MB107的8个字节中。读取参数P2902[5]值的请求数据格式参考表2.2.1，变频器响应数据格式参考表2.2.2。
P2902参数范围在2000…3999之间，根据表2-1设置分区索引值为0x80。
PNU = 2902-2000 = 902（十进制）= 386 （十六进制）。
通过变量表模拟程序读取参数P2902[5] = 100.0，参考图3-4。

图3-4 S7-1200读P2902[5]参数

 

表3-1读取参数P2902[5]值的请求数据格式，PLC -> 变频器

PKW（第1个字）MW200			MW200 IND（第2个字）MW202		MW202 PWE（第3个和第4个字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(参数下标) （8bit）高字节	分区索引 （8bit）低字节	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x1	0x386		0x05	0x80	0x0000	0x0000

 

表3-2读取参数P2902[5]值的响应数据格式，变频器 -> PLC

PKW（第1个字）MW200			IND（第2个字）MW202		PWE（第3个和第4个字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(参数下标) （8bit）高字节	分区索引 （8bit）低字节	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x2	0x386		0x05	0x80	100.0(浮点数)

3.3示例2：修改参数P1121数值  6ES7288-3AQ04-0AA0西门子200SMARTPLC模块
将MB200~MB207的8个字节请求数据发送到变频器，变频器返回的响应数据保存在MW100~MB107的8个字节中。修改参数P1121值的请求数据格式参考表2.3.1，变频器响应数据格式参考表2.3.2。
P1121参数范围在0…1999之间，根据表2-1设置分区索引值为0x00。
PNU = 1121（十进制）= 461 （十六进制）。
通过变量表模拟程序修改参数P1121 = 5.0，参考图2-2。

图3-5 S7-1200写P1121参数

表3-3修改参数P1121值的请求数据格式，PLC -> 变频器

PKW（第1个字）MW200			IND（第2个字）MW202		PWE（第3个和第4个字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(参数下标) （8bit）高字节	分区索引 （8bit）低字节	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x3	0x461		0x00	0x00	5.0(浮点数)

表3-4修改参数P1121值的响应数据格式，变频器 -> PLC

PKW（第1个字）MW200			IND（第2个字）MW202		PWE（第3个和第4个字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(参数下标) （8bit）高字节	分区索引 （8bit）低字节	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x2	0x461		0x00	0x00	5.0(浮点数)

 

4 文档说明
S7-1200与G120 CU240X-2 DP之间的PROFIBUS通信入门指南包含3个部分：
> 《S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS 通信 第1部分 控制变频器起停及调速》：介绍S7-1200通过周期性通信PZD通道（过程数据区）控制和检测变频器状态。
> 《S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS 通信 第2部分 周期通信读写变频器参数》：介绍S7-1200通过周期性通信PKW通道（参数数据区）读写变频器参数。
> 《S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS通信 第3部分 非周期通信读写变频器参数》：介绍S7-1200通过非周期性通信读写变频器参数。
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注：有关PROFIBUS 通信内容更详细信息请参考《CU240E-2操作手册》