M340与ATV71的CANopen通信(CANopen通信给定速度、数字量输出控制启停)_完全通信指导

1、施耐德技术服务中心TSC Unity M340与ATV71CANopen通信向导CANopen通信给定速度、数字量输出控制启停本向导分为两部分：1.快速操作指南-Know How, 满足了客户“快速解决调试问题”的需求。l 发送快-大小在2M左右，能方便快速地通过电子邮件发给客户使用l 调试快-提供了反复调试过的完整准确的PLC通信程序，客户可直接下载l 接线快-含有实物照片的通信接线图使客户非常容易理解和模仿，并且快速完成接线l 设置快-图形化的变频器参数设置指导使客户可直接上手设置参数，不用查找手册2.完全通信指导-Know Why, 满足了客户“系统学习通信知识”的需求。l 知识全-不仅

2、给出了详细的调试步骤和详细解释，还使客户在完成通信的同时系统学习相关的产品和通信知识l 考虑全-对客户调试可能遇到的各种突发情况给出了相关提示和解决方法l 理解易-提供了程序指令和结构的详细注释，使客户能容易的理解和学习提供的标准程序并能在原有程序上进行扩展第二部分完全通信指导M340 CANopen Communication with ATV71 Edition:2008-7 安全信息重要信息注意： 在尝试安装、操作或调试设备之前，请仔细阅读下述说明并通过查看来熟悉设备。下述特别信息可能会在文本其他地方或设备上出现，提示用户潜在的危险和注意事项，或提供阐明或简化某一过程的信息。 这是“警告

3、”的符号。警示用户潜在的危险和必须要遵守的规则，如果不遵守使用说明，可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。 这是提醒“注意”的符号。提醒用户需要注意的操作说明。请遵守所有带此符号的注意事项，以避免不必要的调试错误。 “警告”表示可能存在危险，如果不遵守，可能导致严重的人身伤害甚至死亡，或设备损坏。警告注意“注意”表示需要注意的操作，如果不遵守，可能导致调试失败。目录1. 实验简介32. 硬软件环境43. ATV71变频器设置43.1 操作说明43.1.1 集成显示终端53.1.2 图形显示终端73.2 参数设置83.2.1 简单启动设置83.2.2 控制方式93.2.3 通信参数164. 硬

4、件连接184.1 M340与ATV71的CANopen连接184.2 M340数字量输出模块与ATV71逻辑输入端子的连接195. PLC编程215.1 硬件组态215.1.1 组态CPU215.1.2 组态CANopen主站225.1.3 配置CANopen网络和从站235.1.4 组态数字量输出模块255.2 ATV71 内部变量说明265.2.1 ATV71 内部字265.2.2 ATV71 DSP402状态表275.3 编程286. 实验调试306.1 计算机与PLC的连接306.2 软件调试316.3 ATV71常见通信故障327. 带多台变频器347.1 硬件扩展347.2 软件扩

5、展357.1.1 同一变频器通信多个变量357.1.2 连接多个变频器358. 附件368.1 Unity M340程序368.2 ATV71的CANopen用户手册368.3 Unity M340 CANopen现场总线用户手册36在实际进行通信调试之前，为保证调试安全：1 强烈建议用户不带电机进行通信调试。在此情况下，必须禁止变频器的电机缺相故障OPL，详细设置请参照3.2.1 控制方式的禁止变频器OPL的说明。2 如果用户的变频器必须要带电机进行通信调试，强烈建议断开电机负载，以避免负载的起动对人身和设备造成危害。3 如果用户的变频器和电机必须带负载进行通信调试，请务必确保电机和负载的启

6、动和运行不会对人身、设备造成危害，以及对生产造成影响。警告1. 实验简介在施耐德电气的控制系统中，PLC通过CANopen监控变频器的运行是工业中较常见的应用，本文以施耐德M340 PLC与ATV71变频器为例，简要介绍PLC与变频器之间CANopen通信的过程，包括硬件接线、变频器参数设置、硬软件组态、上电调试等，实现在PLC上远程控制ATV71变频器的故障初始化，启动/停止，正转/反转，频率给定等。 本文只介绍了PLC通过CANopen通信远程控制变频器，关于CANopen通信控制和端子控制混合使用的情况，以及其他施耐德PLC，如TWIDO，Premium与ATV71的CANopen通信，

7、将在本书的其他文章中介绍。2. 硬软件环境主要硬件如下：类型型号数量参考图片PLCUnity M340 P34 20301变频器ATV711CANopen通信口M340自带CANopen通信口1 CANopen通信电缆TCS CCE 4F3M05(一头为RJ45头，另一头为SUB D 9孔连接头)1主要软件：Unity Pro V3.1。Unity Pro是施耐德电气支持Quantum，Premium，M340的通用编程，调试和运行的软件包。3. ATV71变频器设置3.1 操作说明ATV71有两种操作面板，分别为集成显示终端和图形显示终端。按照ATV71变频器的输出功率大小来分，75KW的A

8、TV71变频器标准配置为图形显示终端，无集成显示终端。图形显示终端集成显示终端3.1.1 集成显示终端集成显示终端的屏和键的功能如下： 按 或 并不能存储选择。 按住或一段时间 (2 s) 就可以快速翻动数据。如要保存和存储所显示的选择：按ENT 键。当存储一个值时显示屏闪烁。集成显示面板的菜单如下：3.1.2 图形显示终端图形显示终端描述：有效控制通道Term：端子HMI： 图形显示终端MDB：集成CANopen总线CAN：集成CANopen总线NET：通信卡APP： Controller Inside 卡频率给定值电机内的电流变频器状态显示行菜单行，显示当前菜单名主显示窗口，显示菜单、子菜

9、单、参数、值、柱状图等显示分配给键F1 至F4的功能功能键ESC 按钮：放弃一个值、一个参数或一个菜单，返回以前的选择STOP/RESET(停车/复位)按钮用于使电机旋转反向的按钮RUN( 运行) 按钮导航按钮l 按(ENT)：-保存当前值-进入所选菜单或参数l 顺时针/逆时针转动：- 增大或减小一个值- 转到下一行或前一行- 增大或减小给定值，如果通过终端控制功能被激活3.2 参数设置3.2.1 简单启动设置在Unity Premium与ATV71进行CANopen通信控制之前，首先要保证ATV71能单独带电机运行，所以必须对ATV71中的简单启动菜单中的参数进行设置。简单启动菜单在集成显示

10、终端中的菜单显示为：简单启动菜单在图形显示终端中的菜单显示为： 3.2.2 控制方式如果采用CANopen通信控制启停及速度给定，需要设置的参数及步骤如下：参数路径参数说明值功能描述CTL-/FR1配置给定1CAN通过CANopen总线给定CTL-/CHCF控制模式设置SEPSIN组合，控制和频率给定由同一种方式设定；SEP分离，控制和频率给定由不同的方式设定CTL-/Cd1命令通道1设置tEr通过CANopen通信控制命令IO-tCC控制类型2C2C输入控制运行或停车的打开、闭合状态；3C脉冲控制，正向或反向脉冲控制起动，停车脉冲控制停车。I-O-/rrS反转LI2反转控制设置为LI2Flt

11、-/rSt-/rSF故障复位LI3故障复位控制设置为LI3Flt-/OPL-/OPL电机缺相故障No带小电机试验时，禁止因为输出电流过小出现的电机缺相故障；一般在变频器最小输出电流大于电机额定电流时需要禁止电机缺相故障。配置给定1集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：控制模式设置本例中控制和频率给定全部由通信给定，将控制模式设置为SIN组合模式，与出厂设置相同；用户需根据实际情况进行模式选择。集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：命令通道1设置集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下控制类型设置集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：按ENT键进入，并旋转导航

12、键选择2线，按ENT确定按ENT键进入，并旋转导航键选择2/3线控制反转命令默认的出厂设置即为LI2。集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：故障复位集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：禁止电机缺相故障当变频器最小输出电流大于电机额定电流时需要禁止电机缺相故障。此处是否禁止，视用户测试的状况而定。集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：3.2.3 通信参数ATV71变频器的CANopen通信参数设置需要与PLC中的TSXCPP110卡的设置保持一致，步骤如下：参数路径参数说明值功能描述CON-/CnO-/AdCo从站地址3范围1127CON-/CnO-/bdco通信

13、速率50050、125、250、500kbit/s，1Mkbit/s从站地址集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：通信速率集成显示终端的设置如下：图形显示终端的设置如下：设置完毕后，关闭变频器电源再重新上电，参数设置才能生效注意4. 硬件连接4.1 M340与ATV71的CANopen连接M340集成 CANopen通信口用标准的CANopen直连电缆TCS CCE 4F3M05(长度0.5m)或TCS CCE 4F3M1(长度1m)连接ATV71变频器，系统的硬件构架和连接如下：1TCS CCE 4F3M*硬件构架和连接1 TCS CCE 4F3M05，标准的CANopen直连电缆

14、，一端为RJ45头，另一端为SUB D 9孔连接头。注意1，强烈推荐用户使用施耐德电气的CANopen标准通信电缆，以避免因通信电缆线路而造成的通信问题。标准电缆型号为TCS CCE 4F3M*，*依长度分别有05(0.5m)和1(1m)两种。2，若暂时未配备CANopen标准通信电缆，也可按照上面的标准电缆接线图自制通信电缆，作通信调试使用。3，若用户采用自制通信电缆，建议用户使用屏蔽双绞线。4.2 M340数字量输出模块与ATV71逻辑输入端子的连接本文采用M340数字量输出模块BMX DDO 1602的数字量输出DO信号对变频器进行启停控制，之前3.2.3 控制方式中已经对ATV71变频

15、器做了编程：正转开关LI1；闭合正转，断开停止；反转开关LI2；闭合反转，断开停止；故障复位LI3；闭合后再断开故障复位。 拨到Source1。本文中的数字量输出模块BMX DDO 1602需要外供24VDC电源，鉴于变频器的24VDC电源功率限制，所以采用外接24VDC电源，且控制输入接线方式为源极，此时变频器的逻辑输入配置开关必须拨到Source/源极。由于变频器的24VDC电源功率较小，强烈建议用户不要使用变频器的24V直流电源给PLC模块供电。本文是以数字量输出模块DO作为变频器的逻辑输入，实际应用过程中可以用其他的数字输出设备作为变频器的逻辑输入，如其他数字量输出模块，开关触点，继电

16、气，传感器等。注意5. PLC编程本例中的PLC组态和编程全部采用Unity Pro 3.1完成。Unity Pro是施耐德电气支持Quantum，Premium，M340的通用编程、调试和运行的软件包。PLC编程主要包括硬件组态和软件编程两个部分。5.1 硬件组态硬件组态本例中的硬件组态采用Unity Pro 3.1。Unity Pro是施耐德电气支持Quantum，Premium，M340的通用编程，调试和运行的软件包。组态步骤如下： 5.1.1 组态CPU步骤动作&示例1打开Unity Pro 3.0，并新建一个项目，选择M340系列的P34 20302在Unity窗口的Project

17、brower中双击Configuration，打开硬件组态双击打开硬件组态5.1.2 组态CANopen主站步骤动作&示例1双击CPU上的Canopen通信口，进入Canopen通信配置页面双击CANopen通信口,进入CANopen通信配置页面2进入Canopen通信配置页面后，主要配置参数如下表：参数值描述InputsNb.of words(%MW)100CANopen输入到本地的数据存储区的个数InputsIndex of 1st %MW100CANopen输入到本地的数据存储区的%MW起始地址OutputsNb.of words(%MW)100本地输出到CANopen设备的数据存储区的

18、个数OutputsIndex of 1st %MW200本地输出到CANopen设备的数据存储区的%MW起始地址Transmission speed500CANopen通信速率注意：不要将输入输出字分配为最小值，可以适当多保留一些输入输出字以方便以后扩展。本文中输入输出字均设为100.输入数据存储起始地址和数量输出数据存储起始地址和数量配置CANopen通信参数 设置完毕后点击确认按钮进行确认。5.1.3 配置CANopen网络和从站步骤动作&示例1双击CANopen，进入CANopen网络和从站配置页面。双击方框以添加CANopen从站先双击打开CANopen网络配置页面2在上图中双击从站方

19、框，以便添加CANopen从站，在列表中选择用户所配置的CANopen从站；这里只添加一个ATV71_V1.2。3选择成功后，回到CANopen网络和从站配置页面。双击ATV71图标，以进入ATV71从站配置页面。双击ATV71进入ATV71从站配置页面启用Receive PDO1 parameter启用Transmit PDO1 parameter4进入Canopen通信配置页面后，在PDO窗口下，启用PDO6，禁用PDO1。启用Receive PDO1 parameter启用Transmit PDO6 parameter启用Transmit PDO6 parameter启用Receive

20、PDO6 parameter启用Transmit PDO1 parameter启用Transmit PDO6 parameterATV71有三组预定义的PDO。PDO1默认在激活状态，包括：l 一个接收的PDO，控制字/CMDD，目标速度/LFRD，还可以添加两个字，最大容量为8字节；l 一个发送的PDO，状态字/ETAD，输出速度/RFRD，还可以添加两个字，最大容量为8字节；PDO2默认在非激活状态，且没有配置参数，可以配置：l 一个接收的PDO，最大配置容量为8个字节；l 一个发送的PDO，最大配置容量为8个字节；l PDO3默认在非激活状态，用于内置的通讯卡，默认配置了参数，且不可更改

21、。5设置完毕后，并点击进行确认。所有的配置完成后，点击快捷菜单上的按钮，生成所有项目，生成过程中如果出现错误，会显示在Unity下面的消息栏中；如果生成完毕Unity右下脚显示。6配置完毕后，可直接在从站配置页面中找到变频器的内部变量及映射到本地的变量。其中%MW104为状态字，%MW106为输出速度，%MW200为命令字，%MW202为目标速度。5.1.4 组态数字量输出模块步骤动作&示例1在机架上添加BMX DDO1602卡件2采用卡件的默认配置，将卡件的前三个通道分别设置为正转/Run_dir，反转/Run_rev，故障复位/Rst_fault，设置在卡件的I/O Objects中。启用

22、Transmit PDO6 parameter5.2 ATV71 内部变量说明在M340 PLC中编写程序，将变频器的内部变量映射到本地寄存器，通过对本地寄存器进行读写，来完成对变频器的监控。5.2.1 ATV71 内部字在此仅列出本例中使用的ATV71内部寄存器以及对应功能,见下表：类型地址代码说明读出变量6041ETADDRIVECOM状态字6044RFRD电机输出频率写入变量6040CMDDDRIVECOM命令字6042LFRD在线给定频率对ATV71变频器实现CANopen通信控制的状态字和控制字说明如下：位状态字ETAD(6041)控制字CMDD(6040)Bit0准备接通接通Bit

23、1接通电压无效Bit2操作允许快速制动Bit3故障允许操作Bit4电压无效0Bit5快速制动0Bit6接通禁止0Bit7报警故障复位Bit800Bit9线性控制0Bit10达到给定值0Bit11超过给定值正转/反转Bit120斜坡制动Bit130注入制动Bit14STOP键停止快速制动Bit15旋转方向05.2.2 ATV71 DSP402状态表变频器的内部操作遵循DSP402状态表，见下图：上电是故障？ETA=16#*8ATV故障功能失常否CMD=16#0080故障消失，复位NST或ETA=16#*50ETA=16#*40通电被禁止CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0000禁止电压

24、CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0006停车或CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0002快速停车或CMD=16#0002快速停车NLP,NSt或ETA=16#*31ETA=16#*21接通准备好FST,DCBETA=16#*17快速停车有效CMD=16#0007接通CMD=16#0006停车CMD=16#0006停车RDY,FSTETA=16#*33起动CMD=16#*F激活运行CMD=16#*F激活运行CMD=16#0007禁止运行rUn,ACC,FSTETA=16#*37运行被允许CMD=16#00025.3 编程程序主要是编写DRIVERCOM流程：ATV71的内部

25、状态转换都遵循DRIVERCOM流程。在线控制命令和给定速度，在运行状态输出频率有效。由于变频器的内部字已经映射到本地寄存器%MW，所以直接对%MW104、%MW106、%MW200、%MW202进行编程即可。详细程序见附件8.1 Unity M340程序。变量声明：在中进行变量声明，如下：定义变量需要定义的变量如下：梯形图程序：6. 实验调试用户在上电调试之前，请务必确保PLC，变频器以及所带的电机的接地安全，以避免因接地问题而可能造成的人身伤害和设备损坏。警告6.1 计算机与PLC的连接本例中计算机和PLC的连接采用常用的USB方式。连接电缆即常规的USB电缆.(即家用数码相机,MP3的连

26、接电缆均可)，连接图如下：硬件连接完成之后，在Unity Pro中设置如下：步骤动作&示例1将Unity Pro的连接模式切换到标准模式：Standard Mode为标准模式；Simulation Mode为仿真模式。2设置PLC连接方式为USB将Media设置为USB，Address设置为SYS。3地址设置完毕后点击Test Connection进行连接测试，测试成功后会显示如下提示：测试连接成功后点击OK确定set address设置。4连接PLC。连接成功后，Unity 软件的下方状态栏会显示当前PLC的状态。6.2 软件调试计算机和M340连接后，完全下载程序并运行CPU，在Unity

27、 Pro的在线数据监控表Animation Table中添加如下变量，并给值：初始状态时，变频器CANopen可能处于Fault状态(Fault=1)，此时需要用Rst_fault进行复位。当Waiting或Ready1时，写入变量Run_dir1，Freq_set300，则变频器就会以10HZ的速度正转运行；如果此时Freq_set与Actual_frequence大致相等，则表明CANopen通信和变频器输出正常。按照当前状态操作后续状态的顺序，对变频器操作如下：当前状态操作后续状态Unity监控表ATV71Unity监控表ATV71Waiting=1/等待nSt/自由停车Run_dir/

28、Run_rev=1正转或反转1Freq_set300/给定频率Running1/运行当前输出频率Ready1/就绪rdy/就绪2Actual_frequence(-)30010.0/输出频率Fault=1/故障COF/通信故障Rst_faulton_plus/故障复位Waiting=1/等待nSt/自由停车1 在ATV71的出厂默认设置状态下，PLC中给定速率是实际变频器输出频率的30倍。2当命令为反转时，显示的频率为负数。ATV71内部详细操作流程，请参照5.2.2 ATV71 DRIVERCOM流程。本例的详细程序请参见附件中的Unity M340程序。本例中变频器采用是无电机测试，调试时

29、给定变频器频率10HZ，运行安全。因此，强烈推荐用户在进行在线通信调试时1， 如果用户变频器采用无电机进行调试，可按照本例中的输入频率进行设定；2， 如果用户变频器带有负载进行调试，请务必确保变频器的给定频率在负载和环境的安全应用范围之内，不会对人身和设备造成安全影响。警告6.3 ATV71常见通信故障出现通信故障或者变频器故障时，变频器会自动停止输出。在此例中，常见故障是COF(CANopen bus fault)通信故障，通信故障之后变频器会自动停止输出，并在液晶显示器上显示COF。几种常见的故障原因解决方案如下：故障起因故障现象解决方案恢复运行变频器显示变频器输出硬件线路故障COF立即停

30、止输出，Freq_set *保持检查并恢复硬件线路通信自动恢复，显示Fault1，需要复位Rst_fault=1PLC断电PLC重新热启动PLC冷启动立即停止输出，变频器复位，Freq_set清零CPU停止运行nSt立即停止输出，Freq_set保持PLC启动通信自动恢复，Waiting1* Freq_set为CPU的内部的频率给定值见6.2 软件调试其他更多ATV71变频器的故障原因解决方案，请参照附件8.3ATV71编程手册的故障原因解决方案章节。7. 带多台变频器本例只是对单个变频器进行控制，对于多个变频器连接的情况，需要对硬件和软件进行扩展。7.1 硬件扩展施耐德提供专门的设备对CANopen设备进行扩展，常用的扩展拓扑图如下：11322451)S1/S2/S3均为RJ45母连接器，S1/S2接CANopen从站(ATV31变频器)；S3可连接PowerSuite(ATV变频器配置软件)或远程终端，不能接CANopen从站；2)S4/S5为CANopen端子排，连接CANopen主线电缆；3)连接(ON)或断开(OFF)连接于CANopen总线的120欧姆终端电阻,当此连接器位于CANopen总线的中间时，开关拨到O