2024年3月21日发(作者：营婉秀)
变频器控制的 I/O框架 刘允松
变频器控制的I/O框架
刘允松
引言
我上一篇文章介绍CiA 402功能框架下，ATV变频器的通讯控制方式。这种框架是
IEC61800－7标准的一部分，前身是大家所熟知的drivecom，为欧美其它主流品牌的变频器
和伺服驱动器所共同遵守。目前在用Somachine平台编程时，不管是用梯形图，字符串编程，
还是调用功能块，实际上核心都是CiA402。
虽然已经熟悉，但是仍然不免觉得麻烦，需要写很多判断语句，多条指令占用更多的
资源。好在ATV71/61和ATV32另辟蹊径，除了CiA 402外还可以使用用I/O控制框架。这
种控制框架使得用通讯控制和功能激活跟使用变频器的逻辑输入端子一样灵活，并且可以跟
逻辑端子一起使用，非常方便。既易于编程，也易于学习，还适用于各种通讯总线和协议。
本文介绍I/O框架下，变频器的控制方法。注意，目前I/O功能框架不适于ATV312和
ATV12/303。
I/O框架的基本内容
设置很简单，首先在【命令】(CtL-)菜单中，设置参数【框架】(CHCF)为有别于【组合
通道】（SIM）和【隔离通道】（SEP）的【I/O框架】(IO)，然后再设置【命令通道1】为【端
子】（tEr）或【Modbus】(Mod)/【CANOpen】(Can)/【NETWORK】(nEt)即可。
下面说明设置的方法和结果。
我们知道，在CiA控制框架下，通讯控制字CMD大多数情况下只能以字的形式起作用，
比如给命令字赋值16#000F控制正转运行，赋值16#010F控制停机，赋值16#080F控制反
转运行，赋值16＃0080F进行故障复位，赋值16#0007取消使能等等。能够自由分配功能
的位只有bit12-bit15，而且只能跟上述典型的命令字结合使用。
在I/O控制框架下，通讯控制字CMD的每一位都可以作为单独使用，其作用相当于一
个逻辑输入。也就是说，通讯控制字CMD的bit1-bit15都可以跟一个虚拟的逻辑输入一样，
对其中某一位的置0，置1或者其上升沿或下降沿即可进行多端速的选择，功能的切换与激
活，进行故障复位等等。注意：在两线制控制中，通讯控制字的bit0专司起停。
在表一中，如果用Modbus控制，通讯控制字的bit1-bit15分别用C101-C115表示。例
如：
若在【故障管理菜单】（FLt-）中的【复位故障】（rSF-）子菜单，若设置参数【复位故
障分配】（rSF）为C107，则当通过Modbus将通讯控制字的bit7由0置为1，即可将当前故
障复位（前提是可通过逻辑输入可复位的故障）。
又如，在【应用功能菜单】（FUn）中的【PId-】子菜单，若设置【手动自动切换分配】
(PAU)为C205，则当通过CANOpen将通讯控制字的bit5置0，PID调节输出的结果作为变
频器的给定频率，若通过CANOpen将通讯控制字的bit5置1，则参数【手动给定】所指定
的给定源的输出作为变频器的给定频率。
P
a
g
e
1
变频器控制的 I/O框架 刘允松
再如，变频器插入Profibus DP通讯卡，在PLC和变频器中经过正确的网络设置后，在
【应用功能菜单】（Fun-）中的【转矩限幅】（tOL-）子菜单，若设置【转矩限幅激活】为
C312，则当通过Profibus DP总线将通讯控制字的bit12置0, 变频器将无转矩限幅；若通过
Probibus DP总线将通讯控制字的bit12置1，则变频器的转矩限幅激活。
位
Bit 0
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Bit 4
Bit 5
Bit 6
Bit 7
Bit 8
Bit 9
Bit 10
Bit 11
Bit 12
Bit 13
Bit 14
Bit 15
Modbus
-
C101
C102
C103
C104
C105
C106
C107
C108
C109
C110
C111
C112
C113
C114
C115
CANopen
网络通讯
卡
-
C201
C202
C203
C204
C205
C206
C207
C208
C209
C210
C211
C212
C213
C214
C215
-
C301
C302
C303
C304
C305
C306
C307
C308
C309
C310
C311
C312
C313
C314
C315
表一 I/O框架时控制字的位在各种通讯协议中的表示方法
当然，在上述设置中，若功能的实现设置为逻辑输入端子LIx，则逻辑端子而不是通讯
位起作用。
I/O框架下的起停控制
在I/O框架下，变频器的起停控制源由命令通道来决定。
1．如果设置【命令通道1】(Cd1)为【端子】（tEr）, 这时变频器的起停控制由端子控制，
跟默认的设置是一样的。
1.1 如果用两线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】（tCC）
为【两线控制】（2C），这时LI1控制正转的起停，即LI1=1时正转起动，LI1=0时按标准停
机类型规定的形式停机。
2
图1 两线制控制
1.2 如果采用三线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】
P
a
g
e
变频器控制的 I/O框架 刘允松
（tCC）为【三线控制】（3C），这时LI1的下降沿控制停车，即LI2的上升沿控制正转启动。
在启动之前必须使LI1为1。
图2 三线制控制
2．如果设置【命令通道1】(Cd1)为【Modbus】（Mod）或【CANOpen】（CAN）或【网络】
（nEt）, 这时变频器的起停控制由网络总线控制。
2.1 如果用两线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】（tCC）
为【两线控制】（2C），这时通讯控制字的bit0控制正转的起停，即bit0=1时正转起动，bit1=0
时按标准停机类型规定的方式停机。
由此看出，两线制控制中，通讯控制字的bit0的作用相当于端子控制中的LI1，在变频
器的菜单中不需要参数设置。
2.2 1.2 如果采用三线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3
线控制】（tCC）为【三线控制】（3C），这时通讯控制字的bit1由0转1的上升沿控制启动，
通讯控制字的bit0的由1转0控制变频器按照既定的标准停机模式停机。在启动前，需令
通讯控制字的bit0为1。
由此看出，在三线控制中，通讯控制字中的bit0和bit1分别相当于端子控制中的LI1
和LI2，在变频器的菜单中不需要参数设置。
I/O框架下的反转控制
在I/O框架下，反转控制的设置跟命令通道的设置没有关系，将反转功能分配给某逻辑
端子或通讯控制字的某一位即意味着用逻辑端子或通讯控制反转。
例如，在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中将【反转】（rrS）分配给【LI3】（LI3），
即由LI3控制反转；将【反转】（rrS）分配给【C102】（C102），则由Modbus总线写入的通
讯控制字的bit2控制反转；将【反转】（rrS）分配给【C204】（C204），则由CANOpen总线
写入的通讯控制字的bit4控制反转。其具体表现取决于参数【2/3线控制】（tCC）的设置。
I/O框架下的通道切换
在I/O框架下，如果【命令通道切换】不是固定为【命令通道1】或【命令通道2】，而
是设置为由某条件进行通道切换，而【命令通道1】和【命令通道2】分别设置为不同的命
令通道，如逻辑端子和/或某种通讯协议，则功能的激活、切换等可设置为逻辑输入LIx，某
种协议表示的通讯控制字的位C1xx/C2xx/C3xx，或者第三种方式CDxx。
需要说明的是：
1． 所谓CDxx是指由当前有效的命令通道所控制的命令字的第xx位或逻辑输入LIyy
来激活该功能。
例如，设置【命令通道1】为端子，【命令通道2】为CANOpen， 而【应用功能菜单】
（Fun-）中的【加/减速-】（UPd-）功能子菜单中，将为【加速分配】（USP）设置为CD04，
P
a
g
e
3
变频器控制的 I/O框架 刘允松
【减速分配】（dSP）设置为CD06，则如果命令通道1激活时，逻辑输入端子LI5, LI6
控制加速和减速；如果命令通道2激活时，通过CANOpen写入的通讯控制字的bit4，
bit 5控制加速和减速。
控制字的位和逻辑输入端子之间的对应关系如表二所示。注意表中， 逻辑端子LI7-LI14
位于ATV61/71变频器的扩展端子板上，在ATV32变频器上没有对应的逻辑输入端子。
位
-
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Bit 4
Bit 5
Bit 6
Bit 7
Bit 8
Bit 9
Bit 10
Bit 11
Bit 12
Bit 13
Bit 14
Bit 15
变频器端
子
-
LI2
LI3
LI4
LI5
LI6
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
逻辑扩展扩展I/O
I/O 端子 端子
-
-
-
-
-
-
LI7
LI8
LI9
LI10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
LI11
LI12
LI13
LI14
-
-
Modbus
-
C101
C102
C103
C104
C105
C106
C107
C108
C109
C110
C111
C112
C113
C114
C115
CANopen
网络通讯
卡
-
C201
C202
C203
C204
C205
C206
C207
C208
C209
C210
C211
C212
C213
C214
C215
-
C301
C302
C303
C304
C305
C306
C307
C308
C309
C310
C311
C312
C313
C314
C315
通讯控制
字
CD00
CD01
CD02
CD03
CD04
CD05
CD06
CD07
CD08
CD09
CD10
CD11
CD12
CD13
CD14
CD15
表一 I/O框架时控制字的位与逻辑输入的对应关系
2. 在上表中，一旦将某位CDxx分配给某功能，就表示通讯控制字的bitxx或对应的逻
辑输入LIyy在有直接的对应或映射关系，bitxx和LIyy就不会出现在其它功能的可
分配表中，即不能分配给其它功能；反之，若将通讯控制字的某一位分配给某功能，
则其对应的某位CD就不能分配给其它功能，同样若将某逻辑输入分配给某功能，
则其对应的某位CD就不能分配其它功能。
比如，如果将CD04分配给某功能，则LI5/C104/C204/C304就不能分配给其它功能；
反之，若将LI3分配给某功能，则CD02就不能分配给其它功能，若将C114/C214/C314
分配给某功能，则CD14就不能分配给其它功能。
总结
I/O框架将通讯控制字分解为16个控制位，象变频器的逻辑输入端子一样分别配置为
各种功能的激活或执行，为变频器的通讯控制提供了一种更为简洁和理解的方法，较之
CiA402框架，使得上位机的编程更为简单。
P
a
g
e
4
2024年3月21日发(作者：营婉秀)
变频器控制的 I/O框架 刘允松
变频器控制的I/O框架
刘允松
引言
我上一篇文章介绍CiA 402功能框架下，ATV变频器的通讯控制方式。这种框架是
IEC61800－7标准的一部分，前身是大家所熟知的drivecom，为欧美其它主流品牌的变频器
和伺服驱动器所共同遵守。目前在用Somachine平台编程时，不管是用梯形图，字符串编程，
还是调用功能块，实际上核心都是CiA402。
虽然已经熟悉，但是仍然不免觉得麻烦，需要写很多判断语句，多条指令占用更多的
资源。好在ATV71/61和ATV32另辟蹊径，除了CiA 402外还可以使用用I/O控制框架。这
种控制框架使得用通讯控制和功能激活跟使用变频器的逻辑输入端子一样灵活，并且可以跟
逻辑端子一起使用，非常方便。既易于编程，也易于学习，还适用于各种通讯总线和协议。
本文介绍I/O框架下，变频器的控制方法。注意，目前I/O功能框架不适于ATV312和
ATV12/303。
I/O框架的基本内容
设置很简单，首先在【命令】(CtL-)菜单中，设置参数【框架】(CHCF)为有别于【组合
通道】（SIM）和【隔离通道】（SEP）的【I/O框架】(IO)，然后再设置【命令通道1】为【端
子】（tEr）或【Modbus】(Mod)/【CANOpen】(Can)/【NETWORK】(nEt)即可。
下面说明设置的方法和结果。
我们知道，在CiA控制框架下，通讯控制字CMD大多数情况下只能以字的形式起作用，
比如给命令字赋值16#000F控制正转运行，赋值16#010F控制停机，赋值16#080F控制反
转运行，赋值16＃0080F进行故障复位，赋值16#0007取消使能等等。能够自由分配功能
的位只有bit12-bit15，而且只能跟上述典型的命令字结合使用。
在I/O控制框架下，通讯控制字CMD的每一位都可以作为单独使用，其作用相当于一
个逻辑输入。也就是说，通讯控制字CMD的bit1-bit15都可以跟一个虚拟的逻辑输入一样，
对其中某一位的置0，置1或者其上升沿或下降沿即可进行多端速的选择，功能的切换与激
活，进行故障复位等等。注意：在两线制控制中，通讯控制字的bit0专司起停。
在表一中，如果用Modbus控制，通讯控制字的bit1-bit15分别用C101-C115表示。例
如：
若在【故障管理菜单】（FLt-）中的【复位故障】（rSF-）子菜单，若设置参数【复位故
障分配】（rSF）为C107，则当通过Modbus将通讯控制字的bit7由0置为1，即可将当前故
障复位（前提是可通过逻辑输入可复位的故障）。
又如，在【应用功能菜单】（FUn）中的【PId-】子菜单，若设置【手动自动切换分配】
(PAU)为C205，则当通过CANOpen将通讯控制字的bit5置0，PID调节输出的结果作为变
频器的给定频率，若通过CANOpen将通讯控制字的bit5置1，则参数【手动给定】所指定
的给定源的输出作为变频器的给定频率。
P
a
g
e
1
变频器控制的 I/O框架 刘允松
再如，变频器插入Profibus DP通讯卡，在PLC和变频器中经过正确的网络设置后，在
【应用功能菜单】（Fun-）中的【转矩限幅】（tOL-）子菜单，若设置【转矩限幅激活】为
C312，则当通过Profibus DP总线将通讯控制字的bit12置0, 变频器将无转矩限幅；若通过
Probibus DP总线将通讯控制字的bit12置1，则变频器的转矩限幅激活。
位
Bit 0
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Bit 4
Bit 5
Bit 6
Bit 7
Bit 8
Bit 9
Bit 10
Bit 11
Bit 12
Bit 13
Bit 14
Bit 15
Modbus
-
C101
C102
C103
C104
C105
C106
C107
C108
C109
C110
C111
C112
C113
C114
C115
CANopen
网络通讯
卡
-
C201
C202
C203
C204
C205
C206
C207
C208
C209
C210
C211
C212
C213
C214
C215
-
C301
C302
C303
C304
C305
C306
C307
C308
C309
C310
C311
C312
C313
C314
C315
表一 I/O框架时控制字的位在各种通讯协议中的表示方法
当然，在上述设置中，若功能的实现设置为逻辑输入端子LIx，则逻辑端子而不是通讯
位起作用。
I/O框架下的起停控制
在I/O框架下，变频器的起停控制源由命令通道来决定。
1．如果设置【命令通道1】(Cd1)为【端子】（tEr）, 这时变频器的起停控制由端子控制，
跟默认的设置是一样的。
1.1 如果用两线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】（tCC）
为【两线控制】（2C），这时LI1控制正转的起停，即LI1=1时正转起动，LI1=0时按标准停
机类型规定的形式停机。
2
图1 两线制控制
1.2 如果采用三线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】
P
a
g
e
变频器控制的 I/O框架 刘允松
（tCC）为【三线控制】（3C），这时LI1的下降沿控制停车，即LI2的上升沿控制正转启动。
在启动之前必须使LI1为1。
图2 三线制控制
2．如果设置【命令通道1】(Cd1)为【Modbus】（Mod）或【CANOpen】（CAN）或【网络】
（nEt）, 这时变频器的起停控制由网络总线控制。
2.1 如果用两线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】（tCC）
为【两线控制】（2C），这时通讯控制字的bit0控制正转的起停，即bit0=1时正转起动，bit1=0
时按标准停机类型规定的方式停机。
由此看出，两线制控制中，通讯控制字的bit0的作用相当于端子控制中的LI1，在变频
器的菜单中不需要参数设置。
2.2 1.2 如果采用三线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3
线控制】（tCC）为【三线控制】（3C），这时通讯控制字的bit1由0转1的上升沿控制启动，
通讯控制字的bit0的由1转0控制变频器按照既定的标准停机模式停机。在启动前，需令
通讯控制字的bit0为1。
由此看出，在三线控制中，通讯控制字中的bit0和bit1分别相当于端子控制中的LI1
和LI2，在变频器的菜单中不需要参数设置。
I/O框架下的反转控制
在I/O框架下，反转控制的设置跟命令通道的设置没有关系，将反转功能分配给某逻辑
端子或通讯控制字的某一位即意味着用逻辑端子或通讯控制反转。
例如，在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中将【反转】（rrS）分配给【LI3】（LI3），
即由LI3控制反转；将【反转】（rrS）分配给【C102】（C102），则由Modbus总线写入的通
讯控制字的bit2控制反转；将【反转】（rrS）分配给【C204】（C204），则由CANOpen总线
写入的通讯控制字的bit4控制反转。其具体表现取决于参数【2/3线控制】（tCC）的设置。
I/O框架下的通道切换
在I/O框架下，如果【命令通道切换】不是固定为【命令通道1】或【命令通道2】，而
是设置为由某条件进行通道切换，而【命令通道1】和【命令通道2】分别设置为不同的命
令通道，如逻辑端子和/或某种通讯协议，则功能的激活、切换等可设置为逻辑输入LIx，某
种协议表示的通讯控制字的位C1xx/C2xx/C3xx，或者第三种方式CDxx。
需要说明的是：
1． 所谓CDxx是指由当前有效的命令通道所控制的命令字的第xx位或逻辑输入LIyy
来激活该功能。
例如，设置【命令通道1】为端子，【命令通道2】为CANOpen， 而【应用功能菜单】
（Fun-）中的【加/减速-】（UPd-）功能子菜单中，将为【加速分配】（USP）设置为CD04，
P
a
g
e
3
变频器控制的 I/O框架 刘允松
【减速分配】（dSP）设置为CD06，则如果命令通道1激活时，逻辑输入端子LI5, LI6
控制加速和减速；如果命令通道2激活时，通过CANOpen写入的通讯控制字的bit4，
bit 5控制加速和减速。
控制字的位和逻辑输入端子之间的对应关系如表二所示。注意表中， 逻辑端子LI7-LI14
位于ATV61/71变频器的扩展端子板上，在ATV32变频器上没有对应的逻辑输入端子。
位
-
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Bit 4
Bit 5
Bit 6
Bit 7
Bit 8
Bit 9
Bit 10
Bit 11
Bit 12
Bit 13
Bit 14
Bit 15
变频器端
子
-
LI2
LI3
LI4
LI5
LI6
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
逻辑扩展扩展I/O
I/O 端子 端子
-
-
-
-
-
-
LI7
LI8
LI9
LI10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
LI11
LI12
LI13
LI14
-
-
Modbus
-
C101
C102
C103
C104
C105
C106
C107
C108
C109
C110
C111
C112
C113
C114
C115
CANopen
网络通讯
卡
-
C201
C202
C203
C204
C205
C206
C207
C208
C209
C210
C211
C212
C213
C214
C215
-
C301
C302
C303
C304
C305
C306
C307
C308
C309
C310
C311
C312
C313
C314
C315
通讯控制
字
CD00
CD01
CD02
CD03
CD04
CD05
CD06
CD07
CD08
CD09
CD10
CD11
CD12
CD13
CD14
CD15
表一 I/O框架时控制字的位与逻辑输入的对应关系
2. 在上表中，一旦将某位CDxx分配给某功能，就表示通讯控制字的bitxx或对应的逻
辑输入LIyy在有直接的对应或映射关系，bitxx和LIyy就不会出现在其它功能的可
分配表中，即不能分配给其它功能；反之，若将通讯控制字的某一位分配给某功能，
则其对应的某位CD就不能分配给其它功能，同样若将某逻辑输入分配给某功能，
则其对应的某位CD就不能分配其它功能。
比如，如果将CD04分配给某功能，则LI5/C104/C204/C304就不能分配给其它功能；
反之，若将LI3分配给某功能，则CD02就不能分配给其它功能，若将C114/C214/C314
分配给某功能，则CD14就不能分配给其它功能。
总结
I/O框架将通讯控制字分解为16个控制位，象变频器的逻辑输入端子一样分别配置为
各种功能的激活或执行，为变频器的通讯控制提供了一种更为简洁和理解的方法，较之
CiA402框架，使得上位机的编程更为简单。
P
a
g
e
4