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:
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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;
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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
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COB-ID
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映射1
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映射2
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映射3
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映射4
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RPDO1:
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202Hex
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6040 Hex
(控制字)
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5800 Hex
(速度设定值)
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0 Hex
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0 Hex
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RPDO2:
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302 Hex
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5801 Hex
(正转矩限幅)
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5802 Hex
(负转矩限幅)
|
0 Hex
|
0 Hex
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表3-2 TPDO 的COB-ID及映射关系
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COB-ID
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映射1
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映射2
|
映射3
|
映射4
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RPDO1:
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182Hex
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5810 Hex
(控制字)
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5811 Hex
(速度实际值)
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5812 Hex
(输出电流)
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5813 Hex
(直流电压)
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RPDO2:
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282 Hex
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5814 Hex
(故障编号)
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5815 Hex
(报警编号)
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0 Hex
|
0 Hex
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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
使用珠海销售西门子SMARTPLC模块6ES7288-1ST20-0AA0STARTER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 珠海销售西门子SMARTPLC模块6ES7288-1ST20-0AA0
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。
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:
-
修改RPDO1 的COB-ID并允许修改映射:P8700[0]=80000202H;
-
修改RPDO1传输类型:P8700[1]=FEH(采用默认值:立即接收)
-
修改映射:设置映射参数P8710[0]=6040_00_10H;
-
修改映射:设置映射参数P8710[1]=5800_00_10H;
-
修改映射:设置映射参数P8710[2]= 0H;
-
修改映射:设置映射参数P8710[3]= 0H;
-
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:
-
修改RPDO2的COB-ID并允许修改映射:P8701[0]=80000302H;
-
修改RPDO2传输类型:P8701[1]=FEH(采用默认值:立即接收)
-
修改映射:设置映射参数P8711[0]=5801_00_10H;
-
修改映射:设置映射参数P8711[1]=5802_00_10H;
-
修改映射:设置映射参数P8711[2]=0H;
-
修改映射:设置映射参数P8711[3]=0H;
-
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:
-
修改TPDO1的COB-ID并允许修改映射:P8720[0]=80000182 H;
-
修改TPDO1传输类型:P8720[1]=FEH(采用默认值:数据变化时发送)
-
修改映射:设置映射参数P8730[0]=5810_00_10 H;
-
修改映射:设置映射参数P8730[1]=5811_00_10 H;
-
修改映射:设置映射参数P8730[2]=5812_00_10 H;
-
修改映射:设置映射参数P8730[3]=5813_00_10 H;
-
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:
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修改TPDO2的COB-ID并允许修改映射:P8721[0]=80000282 H;
-
修改TPDO2传输类型:P8721[1]=FEH(采用默认值:数据变化时发送)
-
修改映射:设置映射参数P8731[0]=5814_00_10 H;
-
修改映射:设置映射参数P8731[1]=5815_00_10 H;
-
修改映射:设置映射参数P8731[2]=0H;
-
修改映射:设置映射参数P8731[3]=0H;
-
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
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G120 过程数据
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CANopen对象
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G120 过程数据
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6040
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r2050.0(PZD1)
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5810
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P2051[0](PZD1)
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5800
|
r2050.1(PZD2)
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5811
|
P2051[1](PZD2)
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5801
|
r2050.2(PZD3)
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|
5812
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P2051[2](PZD3)
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5802
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r2050.3(PZD4)
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5813
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P2051[3](PZD4)
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5814
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P2051[4](PZD5)
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5815
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P2051[5](PZD6)
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3.5 过程数据互联
> 控制字自动互联
-
设置P8790=1控制字自动连接;
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COPY RAM TO ROM;
-
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
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位7
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位6..4
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位3
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位2
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位1
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位0
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未用
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故障复位
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未用
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脉冲使能
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OFF3停车
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OFF2停车
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ON/OFF1
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> 主设定值与转矩限幅过程数据互联
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P1070=2050.1,将PZD2做为主设定值;
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P1522[0]=2050.2,将PZD3做为正转矩限幅;
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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;
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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;
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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