1.G120變頻器的CANopen通信功能

1.1 支持CANopen通信的G120變頻器
G120系列變頻器中有以下兩種控制單元（或變頻器）支持CANopen通信：
1. CU230P-2 CAN控制單元；
2. 訂貨號倒數第二位為C的G120C變頻器，例如6SL3210-1KE11-8U C 0；

1.2 G120變頻器的CANopen通信功能

G120 CANopen通信符合以下子協議：

• 通信子協議CiA 301 V4.0；
• 設備子協議CiA 402 V2.0 驅動與運動控制；
• 指示器子協議CiA 303-3 V1.0。

支持1個SDO服務（作為SDO服務器）；
支持最多8個RPDO和8個TPDO ；
支持同步數據傳輸模式；
支持節點護衛/心跳協議（作為心跳生產者）；
作為NMT從節點；
通信速率10K、20K、50K、125K、250K、500K、800K、1M bit/s；
EDS文件下載地址：48351511

2.PDO通信服務基本原理
CANopen 的實時數據傳輸通過“過程數據對象PDO（Process Data Object）”進行傳輸。
數據從一個生產者傳到一個或多個消費者。每個PDO最多傳送8 個字節數據（例如：一個 PDO 可以傳輸最多 64 個數字 I/O 值，或者 4 個 16 位的 A/D 值）。有兩種PDO ，發送PDO（TPDO）和接收PDO（RPDO）。

圖2-1 PDO服務通信模型

PDO 報文由COB-ID 標識，生產者發出的TPDO帶有相應的COB-ID，消費者如果希望接收西門子原裝SM1232模擬量輸出模塊6ES7232-4HD32-0XB0該PDO的數據必須將其RPDO的COB-ID設置為與生產者TPDO的COB-ID相同的值。
每個 PDO 在對象字典中用 2 個對象描述：

• PDO 通信參數：包含PDO的COB-ID，傳輸類型，禁止時間和定時器周期；
• PDO 映射參數：包含一個對象字典中對象的列表，這些對象映射到 PDO 里，包括它們的數據長度。生產者和消費者必須知道這個映射，以解釋 PDO 內容。

更詳細PDO通信服務信息請參考其它CANopen協議相關資料。

3.自由PDO映射實例
本實例介紹如何采用自由PDO映射方式實現帶轉矩限幅的速度控制功能。本實例并不考慮采用何種CANopen控制器以及如何配置CANopen控制器，只針控制單元CU230P-2 CANopen通信的參數設置進行介紹。變頻器通用技術以及調試方法本實例也不進行介紹請參考其它文檔。

3.1 功能說明
CU230P-2通過西門子原裝SM1232模擬量輸出模塊6ES7232-4HD32-0XB0RPDO1和RPDO2共接收4個字的過程數據數據，包括控制字、速度設定值、正轉矩限幅、負轉矩限幅。通過TPDO1和TPDO2共發送6個字的過程數據，包括狀態字、速度實際值、輸出電流、直流母線電壓、故障編號、報警編號。

表3-1 RPDO 的COB-ID及映射關系

	COB-ID	映射1	映射2	映射3	映射4
RPDO1：	202Hex	6040 Hex （控制字）	5800 Hex （速度設定值）	0 Hex	0 Hex
RPDO2：	302 Hex	5801 Hex （正轉矩限幅）	5802 Hex （負轉矩限幅）	0 Hex	0 Hex

 

表3-2 TPDO 的COB-ID及映射關系

	COB-ID	映射1	映射2	映射3	映射4
RPDO1：	182Hex	5810 Hex （控制字）	5811 Hex （速度實際值）	5812 Hex （輸出電流）	5813 Hex （直流電壓）
RPDO2：	282 Hex	5814 Hex （故障編號）	5815 Hex （報警編號）	0 Hex	0 Hex

 

3.2 硬件接口
本實例采用G120控制單元 CU230P-2 CAN V4.3.2 訂貨號6SL3243-0BB30-1CA1。

  
圖3-1 CU230P CANopen物理接口                         圖3-2 管腳分配

 

3.3 CAN接口設置 西門子原裝SM1232模擬量輸出模塊6ES7232-4HD32-0XB0
使用STARTER軟件和BOP-2操作面板均可對CAN接口進行設置。在STARTER中使用控制單元樹狀視圖的“Communication ”中“CAN”功能設置CAN接口。使用BOP-2面板設置請參考下圖中對應的參數號。

> “CAN interface”選項卡中，設置通信速率和節點ID。(注意：只有在變頻器重新上電后，節點 ID 和波特率的修改才會生效。斷電前請執行“copy RAM to ROM”保存修改的參數)。
1) P2030 = 4激活CAN
2) P8622 通信速率
3) P8620 節點ID
(注意：如果硬件DIP開關設置的節點ID為0，那么由P8620設置節點ID。否則P8620為只讀，顯示由硬件DIP開關設置的節點ID)

圖3-3 CAN interface選項卡

 

> “Standard Identifier” 選項卡中，可修改SYNC和Emergency服務的COB-ID，SDO和NMT服務的COB-ID是不能修改的。

4) P8603 緊急事件COB-ID
5) P8602同步對象COB-ID

圖3-4 Standard Identifier選項卡

> “Network Management”選項卡中，可以設置CAN接口的運行狀態。在修改CAN接口配置時，應將CAN接口運行狀態設置為“Preoperational”預運行狀態。  西門子原裝SM1232模擬量輸出模塊6ES7232-4HD32-0XB0

6) P8685 CAN接口運行狀態
0: 正在初始化
4: 停止
5: 運行
127: 預運行
128: 復位節點
129: 復位通信

圖3-5 Network Management選項卡

> “Monitoring functions” 選項卡中，可設置節點的監控功能。“Heartbeat”和“Node guarding”不能同時激活。設置為“0ms”時功能被禁止。另外還可以設置在出現通信錯誤時CAN節點的動作。

7) P8606 心跳時間
8) P8604[0]節點護衛時間
9) P8604[1]節點護衛生命因子
10) P8609[0]出現通信故障時的響應

圖3-6 Monitoring functions選項卡

本實例只對CAN接口的基本參數通信速率和節點ID進行了設置，對于節點保護心跳協議等功能請根據實際應用進行設置。

3.4 自由PDO映射設置
使用STARTER軟件只能通過專家列表配置PDO映射參數，雙擊控制單元樹狀視圖的"Expert list"可以打開專家列表。使用BOP-2面板調試請參考以下步驟中對應的參數號。
> 將PDO映射方式修改為自由映射，P8744= 2；
> 修改RPDO1通信參數和映射參數：

1. 修改RPDO1 的COB-ID并允許修改映射：P8700[0]=80000202H；
2. 修改RPDO1傳輸類型：P8700[1]=FEH（采用默認值：立即接收）
3. 修改映射：設置映射參數P8710[0]=6040_00_10H；
4. 修改映射：設置映射參數P8710[1]=5800_00_10H；
5. 修改映射：設置映射參數P8710[2]= 0H；
6. 修改映射：設置映射參數P8710[3]= 0H；
7. 將PRDO1設置為禁止修改映射：P8700[0]=202 H；

> 修改RPDO2通信參數和映射參數：

1. 修改RPDO2的COB-ID并允許修改映射：P8701[0]=80000302H；
2. 修改RPDO2傳輸類型：P8701[1]=FEH（采用默認值：立即接收）
3. 修改映射：設置映射參數P8711[0]=5801_00_10H；
4. 修改映射：設置映射參數P8711[1]=5802_00_10H；
5. 修改映射：設置映射參數P8711[2]=0H；
6. 修改映射：設置映射參數P8711[3]=0H；
7. 將PRDO2設置為禁止修改映射：P8701[0]=302 H；

> 修改TPDO1通信參數和映射參數：

1. 修改TPDO1的COB-ID并允許修改映射：P8720[0]=80000182 H；
2. 修改TPDO1傳輸類型：P8720[1]=FEH（采用默認值：數據變化時發送）
3. 修改映射：設置映射參數P8730[0]=5810_00_10 H；
4. 修改映射：設置映射參數P8730[1]=5811_00_10 H；
5. 修改映射：設置映射參數P8730[2]=5812_00_10 H；
6. 修改映射：設置映射參數P8730[3]=5813_00_10 H；
7. 將TRDO1設置為禁止修改映射：P8720[0]=40000182 H；

> 修改TPDO2通信參數和映射參數：

1. 修改TPDO2的COB-ID并允許修改映射：P8721[0]=80000282 H；
2. 修改TPDO2傳輸類型：P8721[1]=FEH（采用默認值：數據變化時發送）
3. 修改映射：設置映射參數P8731[0]=5814_00_10 H；
4. 修改映射：設置映射參數P8731[1]=5815_00_10 H；
5. 修改映射：設置映射參數P8731[2]=0H；
6. 修改映射：設置映射參數P8731[3]=0H；
7. 將TRDO2設置為禁止修改映射：P8721[0]=40000282 H；

按照以上步驟設置自由PDO映射后，變頻器自動將CANopen對象映射到變頻器過程數據中，映射關系請參考下表。也可通過r8750查看接收數據映射關系，r8751查看發送數據映射關系。

表3-3 接收數據映射關系                                                               表3-4 發送數據映射關系

CANopen對象	G120 過程數據		CANopen對象	G120 過程數據
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 過程數據互聯

> 控制字自動互聯

1. 設置P8790=1控制字自動連接；
2. COPY RAM TO ROM；
3. 斷電重新上電，變頻器自動修改與控制字相關的參數互聯；

表3-5 控制字位含義

位15..8	位7	位6..4	位3	位2	位1	位0
未用	故障復位	未用	脈沖使能	OFF3停車	OFF2停車	ON/OFF1

> 主設定值與轉矩限幅過程數據互聯

• P1070=2050.1，將PZD2做為主設定值；
• P1522[0]=2050.2，將PZD3做為正轉矩限幅；
• P1523[0]=2050.3 ，將PZD4做為負轉矩限幅；

> 發送過程數據互聯

• P2051[0]=52，將r52狀態字經由PZD1發送；
• P2051[1]=63.1，將r63.1轉速實際值經由PZD2發送；
• P2051[2]=68.1，將r68.1輸出電流經由PZD3發送；
• P2051[3]=26，將r26直流母線電壓經由PZD4發送；
• P2051[4]=2131，將r2131當前故障號經由PZD5發送；
• P2051[5]=2132，將r2132當前報警號經由PZD6發送；

注意：上述設定后，經過CANopen傳輸的速度設定、轉矩限幅值、速度實際值、輸出電流以及直流母線電壓均為經過標準化的16位有符號整數。標準化方法：變頻器接收或發送的十進制有符號整數16384對應于100%的基準量。G120變頻器常用的基準參數：P2000基準轉速、P2001基準電壓、P2002基準電流、P2003基準轉矩。

關鍵詞
G120, CANopen, PDO