1 前言

    變頻器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場的交流傳動技術(shù)之中。通常變頻器控制由操作面板來完成，也可以通過外部i/o控制信號來實現(xiàn)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)場對生產(chǎn)的自動化程度更高要求，變頻器與變頻器、變頻器與控制器之間更趨于通過現(xiàn)場實時總線通信的方式以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確交互。

    本文針對鞍鋼齊礦集團精選礦生產(chǎn)線進行設(shè)備升級改造，采用devicenet總線實現(xiàn)兩代vacon變頻器之間及變頻器和控制器之間數(shù)據(jù)通信及控制。

    2 devicenet總線

    devicenet是美國rockwell開發(fā)的、基于canbus技術(shù)的一種現(xiàn)場總線，用于實現(xiàn)低成本、高性能的設(shè)備層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；devicenet處于設(shè)備層，可以通過網(wǎng)絡(luò)層和信息層與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)。

    devicenet是用于現(xiàn)場設(shè)備（傳動裝置、開關(guān)、i/o和人機界面等）與plc之間的通信網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率為125～500kbit/s，傳輸距離最大為500m，最大節(jié)點數(shù)為63個。它通過scanport接口能與支持devicenet的各種傳動系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)集中控制和參數(shù)在線優(yōu)化，可以滿足傳動系統(tǒng)對電動機快速響應(yīng)的要求。

    3 方案設(shè)計與調(diào)試

    目前該生產(chǎn)線主要采取機旁操作，由巡檢人員定時查看變頻器的各項數(shù)據(jù)，并將變頻器的狀態(tài)通過人工傳遞給主控室。
該生產(chǎn)線存在以下缺點：

    （1） 不能滿足集中監(jiān)控信息的實時傳輸要求：數(shù)據(jù)傳輸手段和通信手段傳輸速率慢、運行成本高。

    （2） 兩代產(chǎn)品不能統(tǒng)一控制，現(xiàn)場需要操作人員過多。

    3.1 方案設(shè)計

    根據(jù)現(xiàn)場情況，采用以rockwell slc500 plc作為上位機并加裝設(shè)備網(wǎng)掃描模塊，實現(xiàn)統(tǒng)一控制，并采用rockwell工控機進行監(jiān)控和管理，工控機與plc之間采用ethernet通信；對4臺vacon nx變頻器和2臺vacon cx變頻器選用各自的devicenet適配器；變頻器的所有控制和反饋均通過devicenet網(wǎng)的控制字與狀態(tài)字來實現(xiàn)；變頻器與plc及工控機之間采用標(biāo)準(zhǔn)圓形五芯屏蔽通訊電纜連接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖所示。


    整個改造系統(tǒng)所需設(shè)備清單參看表1。

    cx212opt和60vb00281是vacon變頻器專用的devicenet選件卡，分別適用于cx和nx兩代產(chǎn)品；兩種選件卡接線方式和接線端子完全相同，接線端子的內(nèi)容可參看表2。

    1747-sdn設(shè)備網(wǎng)掃描模塊是slc處理器和變頻器進行數(shù)據(jù)傳送的主要部件。它相當(dāng)于一個存儲器，存儲devicenet上的變頻器信息，并供plc進行讀寫操作。它不斷的對devicenet上所連的變頻器進行掃描，并且用新的掃描結(jié)果更新devicenet上的設(shè)備映象到處理器內(nèi)存中輸入部分地址以便于處理器進行數(shù)據(jù)處理，同時，把處理器處理結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到devicenet網(wǎng)絡(luò)中的變頻器。

    3.2 通信結(jié)構(gòu)與方式

    devicenet支持主從、多主和對等通信結(jié)構(gòu)，不同的通信結(jié)構(gòu)將決定適配器與誰進行通信。在該項目中，采用主從結(jié)構(gòu)，plc通過scanner與變頻器交換數(shù)據(jù)。在通信方式上采用查詢方式，i/o報文直接依次發(fā)送到各個變頻器上（點對點）。

    由于設(shè)備分布比較分散，某些變頻器之間相距較遠。因此所有devicenet網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率都設(shè)定為125k/bps， 以確保通訊可靠。

    3.3變頻器組態(tài)設(shè)計

    devicenet的上位機管理軟件是rs network for devicenet，利用它可以組態(tài)設(shè)備網(wǎng)并進行項目管理和網(wǎng)絡(luò)故障診斷等；針對變頻器需要設(shè)置相應(yīng)的地址和通信內(nèi)容來配合上位機實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的軟件組態(tài)。

    由于涉及到vacon兩代產(chǎn)品，cx和nx的組態(tài)方法是不同的:

    （1） nx組態(tài)：nx組態(tài)比較簡單，可以在變頻器g7和p2.9參數(shù)菜單中設(shè)置相關(guān)參數(shù)就可以，參數(shù)可參看表3。

    報文中具體通信內(nèi)容在參數(shù)p2.9中設(shè)置，只需將所需要通訊內(nèi)容的id地址填入就行（具體參看vacon 用戶手冊和vacon devicenet選件板手冊）。

    需要注意到上位機是以8個字節(jié)為單位進行讀取的，所以需要在組態(tài)時對第四個字進行補充；另外向上位機傳送的第二個字必須是狀態(tài)字，變頻器總線輸出內(nèi)容可參看表4，上位機總線輸出內(nèi)容與變頻器總線輸入值（p2.9.11—p2.9.18）對應(yīng)即可。

    （2） cx組態(tài)：cx組態(tài)分配地址需要通過上位機進行分配，參數(shù)內(nèi)容與通信數(shù)據(jù)格式與nx一致。

    其中要注意到每個變頻器必須擁有一個單獨的mac id（g7.4.1.1）；所有變頻器均采用相同的i/o報文格式；在參數(shù)值更改前，變頻器必須處于停機模式并且通信電源是接通的。

    4 結(jié)束語

    總體設(shè)計能滿足使用廠家的需求，經(jīng)過實際使用，整套系統(tǒng)運行良好、畫面直觀，數(shù)據(jù)通信及顯示正常，能滿足控制的各項要求，用戶比較滿意。利用devicenet實現(xiàn)vacon變頻器集成控制，是vacon變頻器升級的一種理想方案。

    參考文獻

    [1] vacon nx變頻器. all in one”應(yīng)用手冊. vacon出版,2002

    [2] vacon nx變頻器 devicenet應(yīng)用手冊. vacon出版,2002