PROFIBUS-DP是一个分布式 I/O 系统,它能使主机使用大量的外围模块和现场设备。数据传输主要呈周期性:主机读取来自从机的输入信息,并给从机发出反馈信号。EC-TX103通讯卡支持PROFIBUS-DP协议。

9.4.1 服务存取点

PROFIBUS-DP通过服务存取点SAP(Service Access points)访问PROFIBUS数据链路层(Layer 2)的服务。每一个单独的SAP都有明确定义的功能。关于服务存取点的更多信息,请参考相关的PROFIBUS主站用户手册,PROFIDRIVE - 变速传动用PROFIBUS模型或EN50170标准(PROFIBUS协议)。

9.4.2 PROFIBUS-DP信息帧数据结构

PROFIBUS-DP总线方式允许在主站和变频器设备之间进行快速的数据交换。对变频器装置的存取总是按照主-从方式进行的,变频器装置总是从站,且每个从站本身都有明确的地址。PROFIBUS周期性传输的报文,本报文采用16个字传输,结构如图2-8所示。

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图 9.8 PROFIBUS-DP报文结构

参数识别(PKW)区

参数识别(PKW)区:PKW区说明参数识别接口的处理方式,PKW接口并非物理意义上的接口,而是一种机理,这一机理确定了参数在两个通讯伙伴之间的传输方式,如参数的数值读和写。

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图 9.9参数识别区

PKW在周期性PROFIBUS-DP通讯中,PKW区由4个字(16位)组成,每个字的定义如下表:

定义

范围

第1个字PKW1(16位)

位15~00

任务或应答识别标记

0~7

第2个字PKW2(16位)

位15~00

基本参数地址

0~247

第3个字PKW3(16位)

位15~00

参数的数值(高位字)或返回值的错误代码

00

第4个字PKW4(16位)

位15~00

参数的数值(低位字)

0~65535

说明:如果主站请求一个参数数值,主站传送到变频器的报文PKW3和PKW4中的数值即不再有效。

任务请求和应答:当向从机传递数据时,主机使用请求标号,而从机使用响应标号作为其正的或负的确认。表9-6列出了请求/响应功能。

表 9.3任务标识标记PKW1定义

请求标号(主机到从机)

响应信号(从机到主机)

请求

功能

正的确认

负的确认

0

无任务

0

1

请求参数值

1,2

3

2

修改参数值(单字)[只是修改RAM]

1

3或4

3

修改参数值(双字)[只是修改RAM]

2

3或4

4

修改参数值(单字)[RAM和EEPROM都修改]

1

3或4

5

修改参数值(双字)[RAM和EEPROM都修改]

2

3或4

表 9.4应答标识标记PKW1定义

响应标号(从机到主机)

确认号

功能

0

无响应

1

传送参数值(单字)

2

传送参数值(双字)

3

任务不能被执行,并返回如下错误号:

0:非法参数号

1:参数值不能改变(只读参数)

2:超出设定值范围

3:不正确的分索引号

4:设置不允许(只能复位)

5:数据类型无效

6:任务由于操作状态而不能执行

7:不支持的请求

8:由于通讯错误而不能完成请求

9:在向固定存储区写操作时出现故障

10:由于超时,请求失败

11:参数不能分配到PZD

12:不能分配控制字的位

13:其他错误

4

无参数修改权限

PKW举例:

例1:读参数值:读取“运行频率上限”(运行频率上限地址为4),通过将 PKW1 字设置为1, PKW2设置为4,可以实现该操作,当前日期的返回值在 PKW4 中。

请求(主站à逆变器):

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响应(逆变器à主站):

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例2:修改参数值(只是修改RAM)修改“运行频率上限”的值(当前日期的地址为4),通过将 PKW1 字设置为2, PKW2 设置为4,可以实现该操作,需要修改运行频率上限的值(50.00Hz)在 PKW4 中。

请求(主站à逆变器):

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响应(逆变器à主站):

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例3:修改参数值(RAM和EEPROM都修改)

修改运行频率上限的值(当前日期的地址为4),通过将 PKW1 字设置为2, PKW2 设置为4,可以实现该操作,需要修改运行频率上限的值(50.00Hz)在 PKW4 中。

请求(主站à逆变器):

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响应(逆变器à主站):

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9.4.3 过程数据(PZD)区

过程数据(PZD)区:通讯报文的PZD区是为控制和监测变频器而设计的。在主站和从站中收到的PZD总是以最高的优先级加以处理,处理PZD的优先级高于处理PKW的优先级,而且总是传送接口上当前最新的有效数据。

CW – 控制字( 从主机到从机,见表4-5):控制字(CW)是现场总线系统控制变频器设备的基本方法。它由现场总线主机站发送给变频器设备,EC-TX103通讯卡充当一个网关的作用。

SW – 状态字( 从机到主机,见表4-7):变频器设备根据控制字的位码信息作出反应,并且通过状态字(SW)将状态信息反馈给主机。

PZD2~PZD12 – 过程数据( 由用户指定)

注意:PZD包括从主机到从机的输出【给定值】和从从机到主机的输入【实际值】。

给定值(给定值的内容分别示于表9-8)变频器设备可以从多种方式接收控制信息,这些渠道有:模拟和数字输入端、变频器控制盘和某通讯EC-TX103通讯卡(如RS485、EC-TX103通讯卡)。为使PROFIBUS控制变频器设备,必须把EC-TX103通讯卡设置为变频器设备的控制器。

实际值(实际值的内容分别示于表9-11):实际值是一个16位字,它包含变频器设备操作方面的信息。由变频器参数来定义监视功能。作为实际值发送给主机的整数的比例换算取决于所选择的功能,请参考CHV100A系列变频器说明书。

注意:变频器设备总是检查控制字(CW)和给定值的字节。

任务报文(主站 à 变频器)

PZD 任务报文的第1个字是变频器的控制字(CW),变频器的控制字定义的含义如下:

表 9.5 GD1000采煤机专用变频器控制字(CW)


变频器控制字(CW

名称

进入状态/说明

00

HEARTBEAT REF

(心跳给定)

1

心跳使能

0

心跳禁止

01

EXTERNAL  RESET

(外部复位)

1

故障复位,如果故障仍存在

0

继续正常运行

02

FORWARD COMMAND

(正转运行)

1

正转运行

0

减速停车

03

REVERSE COMMAND

(反转运行)

1

反转运行

0

减速停车

04

EXCITING COMMAND

(激磁)

1

激磁使能

0

激磁未使能

05

TORQUE CONTROL SELECTION

(转矩控制选择)

1

转矩控制使能

0

转矩控制禁止

06

EXTERNAL SAFE SWITCH

(外部安全切换)

1

外部安全切换使能

0

自由停车

07

QUICK STOP COMMAND

(快速停车)

1

继续正常运行

0

紧急断开,以最快的减速模式停机

08

GROUP B SELECTION

(切换电机B)

1

切换电机B

0

继续正常运行

09

WIRTE ENABLE

(写使能)

1

写使能(主要是PKW1-PKW4)

0

写未使能

10 To 15

保留

1

保留

0

保留

设定值(REF):PZD任务报文的第2个字至第12个字是主设定值REF,主频率设定值是由主设定值信号源提供。由于变频器不存在主频率设定部分,对应设定值部分保留。GD1000系列变频器的设定值如下:

表 9.6 GD1000系列变频器的设定值

名称

主机发送给从机值

PZD2

SPEED REF(速度给定值)

由主机决定

PZD3

TENSION REF(牵引力给定值)

由主机决定

PZD4

CURRENT LIMIT CLAMP(极限电流限制)

由主机决定

PZD5-PZD12

保留

保留

应答报文(变频器 à 主站)

PZD应答报文的第1个字是变频器的状态字(SW),变频器的状态字定义的含义如下:

表 9.7 GD1000系列变频器的状态字(SW)

变频器状态字(SW

名称

进入状态/说明

00

1

HEARTBEAT FEEDBACK

(心跳反馈)

心跳反馈

0

无心跳反馈

01

1

FAULT(故障)

故障

0

无故障

02

1

DC VOLTAGE ESTABLISH

(母线电压建立)

母线电压建立

0

母线电压未建立

03

1

MOTO GROUP FEEDBACK-1

(电机参数选择反馈-1)

电机参数反馈位BIT3与BIT14共同确定被选取的电机,对应关系BIT14,BIT3:00-基本电机参数组;01-扩展电机组1;10-扩展电机组2;11-扩展电机组3 

0

04

1

QUICK STOP FEEDBACK

(快速停车反馈)

停车无效

0

以最快的速度紧急停车有效

05

1

DRIVE CURRENT LIMIT FEEDBACK

(极限驱动电流限制反馈)

极限驱动电流限制反馈使能

0

极限驱动电流限制反馈未使能

06

1

DRIVE FLUX ENABLED

(驱动使能)

驱动使能

0

驱动未使能

07

1

RUNNING FORWARD

(正传运行中)

正传运行中

0

未正传运行

08

1

RUNNING REVERSE

(反转运行中)

反转运行中

0

未反转运行

09

1

MOTOR TEMPERATURE

(电机过热报警)

电机过热报警

0

电机无过热报警

10

1

FLUX IN EXCITING

(激磁过程中)

激磁过程中

0

磁通建立

11

1

MASTER MODE

(主机模式)

主从模式时的主机模式

0

不是主机模式

12

1

SLAVE MODE

(从机模式)

主从模式时的从机模式

0

不是从机模式

13

1

TORQUE CONTROL

(转矩控制模式)

当前为力矩控制

0

速度控制模式

14

1

MOTO GROUP FEEDBACK-2

(电机参数选择反馈-2)

与BIT3共同反馈当前选择的电机参数组

0

15

保留

实际值(ACT):PZD任务报文的第2个字至第12个字是主设定值ACT,主频率实际值是由主实际值信号源提供。

表 9.8 GD1000系列变频器实际值

名称

从机发送给主机值

PZD2

FAULT CODE(故障代码)

故障代码值0~N

PZD3

SPEED FEEDBACK (反馈速度)

反馈速度实际值

PZD4

PG POS COUNTER (PG卡位置)

PG卡位置

PZD5

DRIVE TORQUE FEEDBACK

(驱动转矩反馈)

转矩实际值

PZD6

Motor Running Freq.

(电机运行频率反馈)

电机运行频率实际值

PZD7

DRIVE CURRENTFEEDBACK

(驱动电流反馈)

驱动电流实际值

PZD8

DRIVE VOLTAGEFEEDBACK

(驱动电压反馈)

驱动电压反馈实际值

PZD9

保留

保留

PZD10

保留

保留

PZD11

保留

保留

PZD12

保留

保留

PZD举例:

PZD区的传输是通过逆变器功能码设置来实现的。

例1:读取逆变器的过程数据

本例中,逆变器参数选择实际值数组中的“8”:转矩给定”作为PZD3来传输,通过设置P15.14为8来可以实现该操作,这种操作具有强制性,直到该参数被其他选项代替。

响应(逆变器à主站):

PKW1

PKW2

PKW3

PKW4

CW

PZD2

PZD3

PZD12

响应

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

00

0A

xx

xx

例2:将过程数据写入逆变器设备

本例中,逆变器参数选择给定数组中的“2:转矩给定”的值从PZD3中取出,通过设置P15.03为2来可以实现该操作,在每一个请求帧内在参数都会使用PZD3的内容来进行更新,直到重新选择一个参数。

请求(主站à逆变器):

PKW1

PKW2

PKW3

PKW4

CW

PZD2

PZD3

PZD12

响应

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

xx

00

00

xx

xx

随后,在每一个请求帧内PZD3的内容为牵引力给定,直到重新选择一个参数。


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