S7-1200 PN与G120变频器控制起停及调速PROFINET实现详解

S7-1200 PN与G120变频器控制起停及调速实现指南

掌握西门子G120变频器通信？这篇速成指南就够了！

 还在为G120变频器的通信配置头疼？面对PROFINET一头雾水？无需漫长摸索！本文旨在扫清障碍，助你快速上手，聚焦G120最核心的通信功能，提供清晰、直接的配置步骤和实现方法，让你在短时间内显著提升调试效率。

 一、系统概述
S7-1200 PLC与G120变频器通过PROFINET通信可实现高效、实时的电机控制。PROFINET作为工业以太网标准，支持周期过程数据交换，适用于需要精确速度调节的自动化场景。本文以CU250S-2PN控制单元为例，详细说明通过标准报文1实现电机起停与调速的完整方案。

二、硬件配置
2.1 硬件组成
- 控制器：S7-1200 PLC (如1214C DC/DC/DC)
- 变频器：G120 CU250S-2PN (带PROFINET接口)
- 电机：三相异步电机
- 网络设备：PROFINET交换机

2.2 网络连接
1. 使用工业以太网电缆连接S7-1200的PROFINET端口与G120的PN接口
2. 确保所有设备接地良好，减少电磁干扰

三、软件配置
3.1 TIA Portal项目创建
1. 打开TIA Portal，创建新项目并添加S7-1200 PLC

2. 通过"在线并诊断"功能扫描网络中的G120设备

3. 分配设备名称(Device Name)和IP地址，确保与PLC在同一子网

4.组态变频器报文

3.2 变频器参数设置

1、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。

2、设置 G120 的命令源和报文类型

通过G120参数设置界面配置：
- P15=7：选择命令源为"现场总线控制"
- P922=1：选择报文类型为"标准报文1 (PZD2/2)"
- 保存参数并重启变频器使配置生效

四、控制原理与编程实现
4.1 标准报文1结构
标准报文1包含2个输入字节和2个输出字节：
- 输出区(PZD1-2)：控制字(16位)、速度设定值(16位)
- 输入区(PZD1-2)：状态字(16位)、实际速度值(16位)

4.2 控制字定义
常用控制字命令(十六进制)：
- 047E：OFF1停车 (正常停车)
- 047F：正转启动
- 0C7F：反转启动

4.3 速度设定值标准化
变频器接收的速度设定值为16位有符号整数：
- 16384 (0x4000) 对应100%额定速度
- 32767 (0x7FFF) 对应200%最大速度
- 计算公式：`标准化值 = 目标转速 ÷ 额定转速 × 16384`

4.4 PLC编程示例
在OB1中编写控制逻辑：

// 正转启动
"DB_G120_Control".ControlWord := 16#047F;

// 设置50%速度 (假设额定转速1450rpm)
"DB_G120_Control".SpeedSetpoint := 16384 * 0.5;

// 读取实际速度
ActualSpeed := "DB_G120_Status".ActualSpeed * RatedSpeed / 16384;
 

五、调试与故障处理
1. 状态字监控：通过读取状态字判断变频器运行状态
2. 常见问题：
   - 通信失败：检查PROFINET设备名称和IP地址设置
   - 无法启动：检查G120报警代码，确认P2100(最小频率)设置 index="3">3</mcreference>
   - 速度波动：检查报文一致性和网络稳定性

 六、扩展应用
1. 安全功能：可通过扩展报文实现STO(安全扭矩关闭)功能
2. 多电机控制：通过PROFINET IO-Link实现多台变频器的集中控制
3. 诊断功能：利用非周期通信读取变频器详细故障记录

七、参考资料
1. 西门子官方文档：《S7-1200与G120 PROFINET通讯》
2. 《S7-1200与G120 CU250S-2PN的PROFINET通讯指南》