S7-1200 与 G120 CU250S-2PN 的 PROFINET 通讯（控制变频器的起停和调速）

1.PROFINET 通讯功能概述 

     SINAMICS G120 的控制单元 CU250S-2 PN 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 G120 CU250S-2 PN 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。

2.S7-1200 与 G120 的 PROFINET PZD 通讯实例 

2.1 硬件列表

表 2-1 硬件列表

2.2 软件列表

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

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 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 -> Drives -> Siemens AG -> SINAMICS -> SINAMICS G120 CU250S-2 PN Vector 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。

图 2-3 添加 G120 从站

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 G120 的 Device Name 和分配 IP 地址

        1. 选择 G120，点击“以太网地址”； 

        2. 分配 IP 地址； 

        3. 设置其 Device Name 为“g120pn”。

图 2-5 设置 G120 的 Device Name 和分配 IP 地址

2.3.6 组态 G120 的报文

      完成上面的操作后，硬件组态中 S7-1200 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 1，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 IW68、IW70，输出地址 QW64、QW66； 

      2. 编译项目。

图 2-6 组态与 CU250S-2 PN 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

2.4 SINAMICS G120 的配置 

      在完成 S7-1200 的硬件配置下载后，S7-1200 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。 

2.4.1 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

2.4.2 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；

       4. 点击“分配 IP 地址”按钮，分配完成后，需重新启动驱动，新配置才生效。

图 2-9 分配 G120 IP 地址

2.4.3 设置 G120 的命令源和报文类型

       1. 在线访问 G120，选择“参数”进入参数视图页面；

       2. 选择通讯设置；

       3. 设置 P15=7，选择“现场总线控制”；P922=1，选择“标准报文 1， PZD2/2”。

图 2-10 G120 配置

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 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。

表 2-3 PLC I/O 地址与变频器过程值

        1. 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 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

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 报文说明

    3.2 控制字

表 3-3 控制字

     3.3 状态字

表 3-4 状态字