基于以太網(wǎng)的vvvf參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng)

1、<p>　　基于以太網(wǎng)的VVVF參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　1  引言    隨著工業(yè)自動(dòng)化以及電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，VVVF的使用越來越廣泛，而計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得遠(yuǎn)程控制變得簡(jiǎn)單可行。而現(xiàn)有的介紹如何利用軟件在線對(duì)VVVF調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的文章不多，本文就是要介紹使用Rockwell公司的RSView32軟件對(duì)All

2、en-Bradley 公司1305變頻調(diào)速器參數(shù)進(jìn)行在線讀寫控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流異步電機(jī)的控制。</p><p>　　2  相關(guān)硬件2.1 以太網(wǎng)簡(jiǎn)介    以太網(wǎng)系統(tǒng)最早是由施樂(Xerox)公司創(chuàng)建的，現(xiàn)在使用的以態(tài)網(wǎng)(EtherNet)采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CD(載波偵聽多點(diǎn)存取/沖突檢測(cè))協(xié)議。以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最為

3、廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場(chǎng)總線相比，它具有成本低廉，通信速率高(目前比較普遍的以太網(wǎng)通信速率為10M)，開放性好，協(xié)議簡(jiǎn)單且可植性強(qiáng)以及可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮葍?yōu)點(diǎn)。因此可以預(yù)見的是，不斷完善的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)一旦解決原有的以太網(wǎng)通信實(shí)時(shí)性、缺合適的工業(yè)控制應(yīng)用層規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)安全威脅等技術(shù)難題，以太網(wǎng)將全面應(yīng)用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。2.2 設(shè)備網(wǎng)簡(jiǎn)介    在設(shè)備層采用的設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)網(wǎng)絡(luò)是一種低層網(wǎng)絡(luò)

4、，設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)網(wǎng)絡(luò)是90年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN技術(shù)的開放型符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)。它通過一根電纜將諸如可編程序控制器、傳感器、HIM、變頻器等現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備連接起來，是一種分布式控制系統(tǒng)。設(shè)備網(wǎng)與一般的通信總線相比具有突出的高可靠性實(shí)時(shí)性和靈活性。其主要特點(diǎn)可以概括如下: (1)采用基于CAN的多主</p><p>　　3  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)組成

5、    系統(tǒng)如圖1采用以太網(wǎng)＋設(shè)備網(wǎng)的通訊體系,以太網(wǎng)作為信息管理子層，用于上位機(jī)傳送調(diào)度指令和信息，可以實(shí)現(xiàn)比較長(zhǎng)的空間跨距傳輸數(shù)據(jù);設(shè)備網(wǎng)通過一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)，將底層的設(shè)備直接和車間級(jí)控制器相連，而無需通過硬線將它們與I/O模塊連接。</p><p>　　圖1    系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，這種多支線

6、的網(wǎng)絡(luò)允許用戶用一根電纜去連接500m以內(nèi)的設(shè)備并遠(yuǎn)至各個(gè)工藝控制單元的用戶可編程序控制器。因此，本文介紹的網(wǎng)絡(luò)體系也具有實(shí)際的參考價(jià)值。    (1) 設(shè)備層 在這一層上，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備直接與現(xiàn)場(chǎng)各類裝置(如傳感器、驅(qū)動(dòng)器等)相連，對(duì)所連裝置實(shí)施監(jiān)測(cè)、控制，同時(shí)與上層相連，接收管理信息，并向上傳送裝置的特性數(shù)據(jù)和采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。    (2) 信息層 這一層根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，協(xié)

7、調(diào)各下層單元的參數(shù)設(shè)定，是生產(chǎn)的總協(xié)調(diào)員和控制器。其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大而實(shí)時(shí)性要求不高。它的開放性協(xié)議使各種主計(jì)算機(jī)和不同廠商的PLC可以互聯(lián)，在必要時(shí)也可以進(jìn)行一些控制和協(xié)調(diào)。這一層采用符合公共標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。</p><p>　　4  通訊組態(tài)和軟件開發(fā)    項(xiàng)目利用Rockwell公司開發(fā)的軟件RSLinx實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與網(wǎng)上各設(shè)備建立通信的軟件。它的作

8、用相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的通信與數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，利用RSLogix500用于編寫梯形圖程序下載到SLC5/05中。利用RSNETWorx軟件進(jìn)行SCANPORT I/O映象配置以及所需控制參數(shù)的選擇(注:需要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與設(shè)備網(wǎng)上設(shè)備直接通訊的DeviceNet通道下載或直接利用變頻器的HIM手動(dòng)設(shè)置)。項(xiàng)目使用RSVew32軟件進(jìn)行基于win32標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口界面的開發(fā)。它還提供了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)采集功能于一體。4.1 以太網(wǎng)組

9、態(tài)    主要是進(jìn)行RSLogix 500編程:    首先得通過RS-232下載程序，把“Channel Configuration”中的IP傳遞給CPU，然后在RSLinx中組態(tài)Ethernet:配置網(wǎng)絡(luò)名、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議〔TCP/IP〕、通信設(shè)備類型以及帶寬地址。然后，讓RSLinx自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如能正確識(shí)別各節(jié)點(diǎn)就完成了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建立。4.2 選擇參數(shù)控制

10、    Allen-Bradley公司生產(chǎn)的1</p><p>　　4.3 程序編寫    利用羅克韋爾(Rockwell)公司的RSLogix500程序?qū)LC5/05進(jìn)行梯形圖編程，程序主要實(shí)現(xiàn)的是變頻器頻率設(shè)定、起?？刂埔约皡?shù)尋址空間分配的功能。啟動(dòng)控制的數(shù)值由邏輯控制字決定，頻率輸入基準(zhǔn)值與實(shí)際頻率成比例K。</p>&l

11、t;p>　　K=(fsmax-fsmin)÷(fmax-fmin)  (1)式(1)中fsmax是設(shè)定的最高頻率的對(duì)應(yīng)實(shí)際數(shù)值， fsmin是設(shè)定的最高頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)際數(shù)值，fmax是最高頻率，fmin是最低頻率。本項(xiàng)目設(shè)定fsmax=32676， =0，fmax =60Hz，fmin =0Hz，所以求出K 546。由于1305變頻器的Adapter I/O 組參數(shù)對(duì)應(yīng)共16個(gè)字，故在SLC中分配了16個(gè)字的

12、空間。4.4 界面開發(fā)    使用RSView32設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面系統(tǒng)。主要界面，共有近30個(gè)，用來實(shí)現(xiàn)各種不同的功能。系統(tǒng)可以分為3大部分:遠(yuǎn)程控制，歷史記錄和安全機(jī)制。最后運(yùn)行工程，主要界面見圖2。高級(jí)設(shè)置可以進(jìn)行變頻器的參數(shù)修改，當(dāng)前狀態(tài)用來讀取變頻器當(dāng)前參數(shù)值.4.5 V/F線選擇    1305變頻器支持V/F控制功能，為了改善拖動(dòng)系統(tǒng)在變頻后的機(jī)

13、械特性，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不同負(fù)載類型的實(shí)際需要，項(xiàng)目設(shè)置了如圖3所示4種補(bǔ)償不同的V/F供用戶選擇，其類型主要是由高級(jí)設(shè)置組的參數(shù)所決定。    (1) 標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償模式:恒轉(zhuǎn)矩的V/F線。    (2) 自定義模式:針對(duì)</p><p>　　圖2     啟動(dòng)控制界面圖圖3   &#

14、160; V/F補(bǔ)償線選擇圖</p><p>　　(3) 啟動(dòng)/運(yùn)行補(bǔ)償模式:針對(duì)某些負(fù)載要求有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而采用的補(bǔ)償線。   (4) 扇/泵模式:顧名思義，風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，所以這種模式是負(fù)補(bǔ)償?shù)腣/F線。需要注意的是，設(shè)定V/F線的原則是，以最低工作頻率時(shí)能帶動(dòng)負(fù)載為前提，盡量減小補(bǔ)償程度。a) 標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償模式 b)自定義模式c)運(yùn)行補(bǔ)償模式d)

15、扇/泵模式</p><p>　　5  結(jié)束語    基于CAN技術(shù)和相關(guān)協(xié)議的設(shè)備網(wǎng)已成為新一代開放式自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而以太網(wǎng)不但滿足一般網(wǎng)絡(luò)的條件，目前也是最為廣泛的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)。利用這兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的VVVF參數(shù)在線監(jiān)控方法結(jié)構(gòu)清晰、操作方便，而且伴隨著電力電子技術(shù)以及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，相信基于以太網(wǎng)的參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用VVVF的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用將是前

16、途無限。</p><p>　　參考文獻(xiàn)    [1] 浙江大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化技術(shù)中心. 可編程序控制器系統(tǒng)[M] 浙江大學(xué)出版社,1999.    [2] Allen－Bradley.1305 Adjustable Frequency AC Drive (Series C) User Manual.[M]    [3