基于施耐德變頻器的通信及絡(luò)配置研究

1、基于施耐德變頻器的通信及網(wǎng)絡(luò)配置研究基于施耐德變頻器的通信及網(wǎng)絡(luò)配置研究TheResearchonthecommunicationwkconfigurationofSchneiderFrequencyConverter山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院劉海波劉春明馬思樂(lè)摘要:隨著控制技術(shù)的發(fā)展，PLC通過(guò)串口通信可方便的完成對(duì)變頻器的啟動(dòng)、停止、頻率設(shè)定，以及實(shí)現(xiàn)多電機(jī)之間的同步運(yùn)行等控制，該方式具有成本低、抗干擾性強(qiáng)、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)?；?/p>

2、于此本文介紹了羅克韋爾ControlLogix5555與施耐德ATV71變頻器之間的通訊配置，詳細(xì)闡述了Device網(wǎng)絡(luò)的配置過(guò)程及地址分配等實(shí)現(xiàn)方法。解決方案通過(guò)實(shí)際的工程驗(yàn)證，方法科學(xué)，運(yùn)行良好，對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的變頻器網(wǎng)絡(luò)配置及調(diào)試，具有較高的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：PLC變頻器Device網(wǎng)絡(luò)串口通信1、引言、引言變頻器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的交流傳動(dòng)技術(shù)之中。傳統(tǒng)的變頻器控制由操作面板來(lái)完成也可以通過(guò)本地控制端子(包括邏輯輸入和模擬量

3、輸入)實(shí)現(xiàn)，但這樣通常會(huì)帶來(lái)硬件成本增加、邏輯輸入口數(shù)量不足、模擬量傳輸不穩(wěn)定、給定精度不夠和接線較多等問(wèn)題。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度更高要求控制器與變頻器之間更趨于通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)總線通信的方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視，該方式不僅降低了系統(tǒng)集成和維護(hù)的成本，大大減少布線的數(shù)量，而且實(shí)現(xiàn)了速度給定的高精度和高穩(wěn)定性，同時(shí)上位機(jī)可以實(shí)時(shí)地對(duì)變頻器進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)[3]。2、變頻器簡(jiǎn)介、變頻器簡(jiǎn)介變頻器是利用電力半導(dǎo)體器

4、件的通斷作用實(shí)現(xiàn)變壓變頻的裝置，主要任務(wù)是把恒壓恒頻的交流電轉(zhuǎn)換為變壓變頻的交流電，以滿足交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的需要。本文選用的是施耐德公司生產(chǎn)的磁通矢量Altivar71系列變頻器，主要由交—直整流回路，直流濾波電路，直—交逆變電路三部分組成，采用交—直—交方式實(shí)現(xiàn)工頻電源向另外頻率電源的轉(zhuǎn)換。首先通過(guò)三相整流橋整流電路將工頻交流電轉(zhuǎn)換成直流；在中間直流環(huán)節(jié)經(jīng)過(guò)濾波、儲(chǔ)能、緩沖無(wú)功功率；最后將直流電通過(guò)逆變器變換成可變頻率和電壓的交流電

5、源[4]。圖1給出交直交變壓變頻器的基本構(gòu)成。整流整流CACDCAC~50HZ恒壓恒頻CVCF變壓變頻VVVFC:濾波電容圖1交—直—交變壓變頻器構(gòu)成圖變頻器的控制方式指的是針對(duì)頻率、電壓、磁通和電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)之間的配合關(guān)系，比較常用的控制方式有矢量控制方式和Uf控制方式兩大類。Uf控制屬于轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制方式，控制電路簡(jiǎn)單，無(wú)需速度傳感器，負(fù)載可以是通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，所以該控制方式經(jīng)濟(jì)性好、通用性強(qiáng)，是目前變頻器使用較多的一種控制方式[

6、4]。根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，利用坐標(biāo)變換的手段，將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分解成轉(zhuǎn)矩分量電流和磁場(chǎng)分量電流，并分別加以控制，從而獲得矢量控制方式。施耐德系列變頻器即屬于磁通矢量控制變頻器，其接線端子排有兩個(gè)模擬量輸入、一個(gè)模擬量輸出、六個(gè)邏輯量輸入、一個(gè)安全輸入、兩個(gè)繼電器輸出和一個(gè)24V輸入端子。通信方面標(biāo)配有Modbus和CANopen通信協(xié)議接口，各類型的通信卡支持市面上其它主流的通信協(xié)議，如Fipio、Ether、Modbu

7、sPlus、ProfibusDP、Device、UniTelway、INTERBUS等等，選擇適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵔涌诳ㄟM(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，Altivar71變頻器幾乎可應(yīng)用于所有工業(yè)通信環(huán)境。3、Device總線總線Device總線是美國(guó)羅克韋爾開(kāi)發(fā)的，基于CANbus技術(shù)的一種現(xiàn)場(chǎng)總線，用于實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的設(shè)備層的網(wǎng)絡(luò)互連。Device總線是目前世界上廣泛使用的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有較大的優(yōu)勢(shì)，它能連接到變頻器、機(jī)器人和PLC等各類工

8、控產(chǎn)品，適用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如傳動(dòng)裝置、開(kāi)關(guān)、第一種方法。方法一可以定制與特定PLC的輸入輸出接口；通過(guò)定義4變量8字節(jié)的輸入輸出參數(shù)，實(shí)現(xiàn)通信數(shù)目的最大化；還能夠使用ATV71變頻器所有的可用配置。使用通信掃描器進(jìn)行配置時(shí)，應(yīng)選用通信掃描器輸出組件100和通信掃描器輸入組件101，這兩個(gè)組件交換的變量都可以定義成最大的4個(gè)參數(shù)，具體輸入輸出變量可以在圖形終端配置。表2是在圖形終端中選定的輸入組件101的控制參數(shù)[1]。參數(shù)名Scan.In

9、1.addressScan.In2.addressScan.In3.addressScan.In4.address輸入組件101字節(jié)0和1字節(jié)2和3字節(jié)4和5字節(jié)6和7所定義的參數(shù)狀態(tài)字，Statuswd輸出速度，Outputspeed電機(jī)電流，Motcurrent860386043204參數(shù)邏輯地址電機(jī)運(yùn)行總時(shí)間Totalmotoperatingtime3231表2輸入組件101的參數(shù)設(shè)置不同參數(shù)邏輯地址的對(duì)應(yīng)字節(jié)包含不同的信息，狀態(tài)

10、字8603代表控制器從變頻器中讀出的狀態(tài)信息，類型是位存儲(chǔ)器，每一比特位代表特定含義；輸出速度8603是雙字節(jié)整數(shù)，只讀參數(shù)，以為單位輸rpm出電機(jī)速度值；電機(jī)電流3204則是雙字節(jié)無(wú)符號(hào)整數(shù)，輸出的電機(jī)電流信號(hào)單位是，需要在控制A1.0器中進(jìn)行相應(yīng)的處理[4]。表3給出狀態(tài)字8603的各位具體的含義。位0保留＝0或1就緒＝0：就緒＝1：未就緒運(yùn)行為1時(shí)有效故障＝0：無(wú)故障＝1：故障動(dòng)力部分線電源＝0：沒(méi)電＝1：有電保留＝1保留＝0或1

11、報(bào)警＝0：無(wú)報(bào)警＝1：報(bào)警位1位2位3位4位5位6位7位8保留＝0給出命令方式＝0：端子＝1：網(wǎng)絡(luò)達(dá)到給定＝0：未達(dá)到＝1：達(dá)到給定超出限值＝0：未超出＝1：超出保留＝0保留＝0通過(guò)圖形終端STOP停車＝0：未通過(guò)＝1：通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)方向＝0：正轉(zhuǎn)＝1：反轉(zhuǎn)位9位10位11位12位13位14位15表3狀態(tài)字8603各位含義在RSWx組態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，識(shí)別出注冊(cè)了EDS文件的設(shè)備；在變頻器參數(shù)選項(xiàng)卡中，設(shè)置PollProdPath和PollConsP

12、ath參數(shù)分別為輸入組件101和輸出組件100。變頻器的輸入輸出組件設(shè)置完成后，需要將ATV71變頻器的信息映射到DNB掃描適配器內(nèi)存中；在羅克韋爾編程軟件RSlogix5000中通過(guò)調(diào)用1756DNB模塊中的映射地址，對(duì)施耐德ATV71變頻器進(jìn)行尋址操作。4.2Device網(wǎng)絡(luò)地址分配RSWxfDevice是用來(lái)組態(tài)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)上的輸入輸出設(shè)備并創(chuàng)建掃描列表的軟件，組態(tài)信息和掃描列表存儲(chǔ)在Device通信適配器中。這里以配置ATV71變頻