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(hào)倒數(shù)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(xié)議：

• 通信子協(xié)議CiA 301 V4.0；
• 設(shè)備子協(xié)議CiA 402 V2.0 驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制；
• 指示器子協(xié)議CiA 303-3 V1.0。

支持1個(gè)SDO服務(wù)（作為SDO服務(wù)器）；
支持最多8個(gè)RPDO和8個(gè)TPDO ；
支持同步數(shù)據(jù)傳輸模式；
支持節(jié)點(diǎn)護(hù)衛(wèi)/心跳協(xié)議（作為心跳生產(chǎn)者）；
作為NMT從節(jié)點(diǎn)；
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(wù)基本原理
CANopen 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)“過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象PDO（Process Data Object）”進(jìn)行傳輸。
數(shù)據(jù)從一個(gè)生產(chǎn)者傳到一個(gè)或多個(gè)消費(fèi)者。每個(gè)PDO最多傳送8 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)（例如：一個(gè) PDO 可以傳輸最多 64 個(gè)數(shù)字 I/O 值，或者 4 個(gè) 16 位的 A/D 值）。有兩種PDO ，發(fā)送PDO（TPDO）和接收PDO（RPDO）。

圖2-1 PDO服務(wù)通信模型

PDO 報(bào)文由COB-ID 標(biāo)識(shí)，生產(chǎn)者發(fā)出的TPDO帶有相應(yīng)的COB-ID，消費(fèi)者如果希望接收該P(yáng)DO的數(shù)據(jù)必須將其RPDO的COB-ID設(shè)置為與生產(chǎn)者TPDO的COB-ID相同的值。
每個(gè) PDO 在對(duì)象字典中用 2 個(gè)對(duì)象描述：

• PDO 通信參數(shù)：包含PDO的COB-ID，傳輸類型，禁止時(shí)間和定時(shí)器周期；
• PDO 映射參數(shù)：包含一個(gè)對(duì)象字典中對(duì)象的列表，這些對(duì)象映射到 PDO 里，包括它們的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。生產(chǎn)者和消費(fèi)者必須知道這個(gè)映射，以解釋 PDO 內(nèi)容。

更詳細(xì)PDO通信服務(wù)信息請(qǐng)參考其它CANopen協(xié)議相關(guān)資料。

3.自由PDO映射實(shí)例
本實(shí)例介紹如何采用自由PDO映射方式實(shí)現(xiàn)帶轉(zhuǎn)矩限幅的速度控制功能。本實(shí)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(shù)設(shè)置進(jìn)行介紹。變頻器通用技術(shù)以及調(diào)試方法本實(shí)例也不進(jìn)行介紹請(qǐng)參考其它文檔。

3.1 功能說(shuō)明
CU230P-2通過(guò)RPDO1和RPDO2共接收4個(gè)字的過(guò)程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，包括控制字、速度設(shè)定值、正轉(zhuǎn)矩限幅、負(fù)轉(zhuǎn)矩限幅。通過(guò)TPDO1和TPDO2共發(fā)送6個(gè)字的過(guò)程數(shù)據(jù)，包括狀態(tài)字、速度實(shí)際值、輸出電流、直流母線電壓、故障編號(hào)、報(bào)警編號(hào)。

表3-1 RPDO 的COB-ID及映射關(guān)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(shè)定值）	0 Hex	0 Hex
RPDO2：	302 Hex	5801 Hex （正轉(zhuǎn)矩限幅）	5802 Hex （負(fù)轉(zhuǎn)矩限幅）	0 Hex	0 Hex

 

表3-2 TPDO 的COB-ID及映射關(guān)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(shí)際值）	5812 Hex （輸出電流）	5813 Hex （直流電壓）
RPDO2：	282 Hex	5814 Hex （故障編號(hào)）	5815 Hex （報(bào)警編號(hào)）	0 Hex	0 Hex

 

3.2 硬件接口
本實(shí)例采用G120控制單元 CU230P-2 CAN V4.3.2 訂貨號(hào)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(shè)置
使用STARTER軟件和BOP-2操作面板均可對(duì)CAN接口進(jìn)行設(shè)置。在STARTER中使用控制單元樹(shù)狀視圖的“Communication ”中“CAN”功能設(shè)置CAN接口。使用BOP-2面板設(shè)置請(qǐng)參考下圖中對(duì)應(yīng)的參數(shù)號(hào)。

> “CAN interface”選項(xiàng)卡中，設(shè)置通信速率和節(jié)點(diǎn)ID。(注意：只有在變頻器重新上電后，節(jié)點(diǎn) ID 和波特率的修改才會(huì)生效。斷電前請(qǐng)執(zhí)行“copy RAM to ROM”保存修改的參數(shù))。
1) P2030 = 4激活CAN
2) P8622 通信速率
3) P8620 節(jié)點(diǎn)ID
(注意：如果硬件DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置的節(jié)點(diǎn)ID為0，那么由P8620設(shè)置節(jié)點(diǎn)ID。否則P8620為只讀，顯示由硬件DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置的節(jié)點(diǎn)ID)

圖3-3 CAN interface選項(xiàng)卡

 

> “Standard Identifier” 選項(xiàng)卡中，可修改SYNC和Emergency服務(wù)的COB-ID，SDO和NMT服務(wù)的COB-ID是不能修改的。

4) P8603 緊急事件COB-ID
5) P8602同步對(duì)象COB-ID

圖3-4 Standard Identifier選項(xiàng)卡

> “Network Management”選項(xiàng)卡中，可以設(shè)置CAN接口的運(yùn)行狀態(tài)。在修改CAN接口配置時(shí)，應(yīng)將CAN接口運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置為“Preoperational”預(yù)運(yùn)行狀態(tài)。

6) P8685 CAN接口運(yùn)行狀態(tài)
0: 正在初始化
4: 停止
5: 運(yùn)行
127: 預(yù)運(yùn)行
128: 復(fù)位節(jié)點(diǎn)
129: 復(fù)位通信

圖3-5 Network Management選項(xiàng)卡

> “Monitoring functions” 選項(xiàng)卡中，可設(shè)置節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控功能。“Heartbeat”和“Node guarding”不能同時(shí)激活。設(shè)置為“0ms”時(shí)功能被禁止。另外還可以設(shè)置在出現(xiàn)通信錯(cuò)誤時(shí)CAN節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作。

7) P8606 心跳時(shí)間
8) P8604[0]節(jié)點(diǎn)護(hù)衛(wèi)時(shí)間
9) P8604[1]節(jié)點(diǎn)護(hù)衛(wèi)生命因子
10) P8609[0]出現(xiàn)通信故障時(shí)的響應(yīng)

圖3-6 Monitoring functions選項(xiàng)卡

本實(shí)例只對(duì)CAN接口的基本參數(shù)通信速率和節(jié)點(diǎn)ID進(jìn)行了設(shè)置，對(duì)于節(jié)點(diǎn)保護(hù)心跳協(xié)議等功能請(qǐng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行設(shè)置。

德國(guó)西門(mén)子CPU1515F-2PN全新6ES7515-2FM01-0AB0
3.4 自由PDO映射設(shè)置
使用STARTER軟件只能通過(guò)專家列表配置PDO映射參數(shù)，雙擊控制單元樹(shù)狀視圖的"Expert list"可以打開(kāi)專家列表。使用BOP-2面板調(diào)試請(qǐng)參考以下步驟中對(duì)應(yīng)的參數(shù)號(hào)。
> 將PDO映射方式修改為自由映射，P8744= 2；
> 修改RPDO1通信參數(shù)和映射參數(shù)：

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(rèn)值：立即接收）
3. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[0]=6040_00_10H；
4. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[1]=5800_00_10H；
5. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[2]= 0H；
6. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[3]= 0H；
7. 將PRDO1設(shè)置為禁止修改映射：P8700[0]=202 H；

> 修改RPDO2通信參數(shù)和映射參數(shù)：

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(rèn)值：立即接收）
3. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[0]=5801_00_10H；
4. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[1]=5802_00_10H；
5. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[2]=0H；
6. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[3]=0H；
7. 將PRDO2設(shè)置為禁止修改映射：P8701[0]=302 H；

> 修改TPDO1通信參數(shù)和映射參數(shù)：

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(rèn)值：數(shù)據(jù)變化時(shí)發(fā)送）
3. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[0]=5810_00_10 H；
4. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[1]=5811_00_10 H；
5. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[2]=5812_00_10 H；
6. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[3]=5813_00_10 H；
7. 將TRDO1設(shè)置為禁止修改映射：P8720[0]=40000182 H；

> 修改TPDO2通信參數(shù)和映射參數(shù)：

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(rèn)值：數(shù)據(jù)變化時(shí)發(fā)送）
3. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[0]=5814_00_10 H；
4. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[1]=5815_00_10 H；
5. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[2]=0H；
6. 修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[3]=0H；
7. 將TRDO2設(shè)置為禁止修改映射：P8721[0]=40000282 H；

按照以上步驟設(shè)置自由PDO映射后，變頻器自動(dòng)將CANopen對(duì)象映射到變頻器過(guò)程數(shù)據(jù)中，映射關(guān)系請(qǐng)參考下表。也可通過(guò)r8750查看接收數(shù)據(jù)映射關(guān)系，r8751查看發(fā)送數(shù)據(jù)映射關(guān)系。

表3-3 接收數(shù)據(jù)映射關(guān)系                                                               表3-4 發(fā)送數(shù)據(jù)映射關(guān)系

CANopen對(duì)象	G120 過(guò)程數(shù)據(jù)		CANopen對(duì)象	G120 過(guò)程數(shù)據(jù)
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(guò)程數(shù)據(jù)互聯(lián)

> 控制字自動(dòng)互聯(lián)

1. 設(shè)置P8790=1控制字自動(dòng)連接；
2. COPY RAM TO ROM；
3. 斷電重新上電，變頻器自動(dòng)修改與控制字相關(guān)的參數(shù)互聯(lián)；

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(fù)位	未用	脈沖使能	OFF3停車(chē)	OFF2停車(chē)	ON/OFF1

> 主設(shè)定值與轉(zhuǎn)矩限幅過(guò)程數(shù)據(jù)互聯(lián)

• P1070=2050.1，將PZD2做為主設(shè)定值；
• P1522[0]=2050.2，將PZD3做為正轉(zhuǎn)矩限幅；
• P1523[0]=2050.3 ，將PZD4做為負(fù)轉(zhuǎn)矩限幅；

> 發(fā)送過(guò)程數(shù)據(jù)互聯(lián)

• P2051[0]=52，將r52狀態(tài)字經(jīng)由PZD1發(fā)送；
• P2051[1]=63.1，將r63.1轉(zhuǎn)速實(shí)際值經(jīng)由PZD2發(fā)送；
• P2051[2]=68.1，將r68.1輸出電流經(jīng)由PZD3發(fā)送；
• P2051[3]=26，將r26直流母線電壓經(jīng)由PZD4發(fā)送；
• P2051[4]=2131，將r2131當(dāng)前故障號(hào)經(jīng)由PZD5發(fā)送；
• P2051[5]=2132，將r2132當(dāng)前報(bào)警號(hào)經(jīng)由PZD6發(fā)送；

注意：上述設(shè)定后，經(jīng)過(guò)CANopen傳輸?shù)乃俣仍O(shè)定、轉(zhuǎn)矩限幅值、速度實(shí)際值、輸出電流以及直流母線電壓均為經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的16位有符號(hào)整數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化方法：變頻器接收或發(fā)送的十進(jìn)制有符號(hào)整數(shù)16384對(duì)應(yīng)于100%的基準(zhǔn)量。G120變頻器常用的基準(zhǔn)參數(shù)：P2000基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速、P2001基準(zhǔn)電壓、P2002基準(zhǔn)電流、P2003基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩。

關(guān)鍵詞
G120, CANopen, PDO