摘要：介紹PF700變頻器及設(shè)備網(wǎng)在大型煤電工程風(fēng)冷系統(tǒng)中的應(yīng)用;詳細(xì)介紹1756系統(tǒng)通過第3方模塊和Modbus網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的方法. 關(guān)鍵詞：變頻器 設(shè)備網(wǎng) Modbus通信 1 工程慨況 陜西國華錦界發(fā)電廠總設(shè)計容量為4800兆瓦，分四期建設(shè)，每期為2X600兆瓦，發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)采用變頻器風(fēng)冷方案（見圖1、圖2和圖3）。 [align=center] 圖1 風(fēng)冷島仰視 圖2 風(fēng)冷島鳥瞰圖（模型）[/align] 冷卻系統(tǒng)配置AB公司PowerFlexF700系列20BC205A3ANNADC0型110KW變頻器4X56臺，四期共配224臺。變頻器拖動變頻電機(jī)，使直徑10米的風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而將地面冷空氣向上噴射到盤管，進(jìn)行熱交換。這種風(fēng)冷方式比傳統(tǒng)的水冷方式，每年可節(jié)約用水大約3400萬立方米，特別適用于干旱少雨的地區(qū)。 變頻器的啟動/停車及輸出頻率的調(diào)節(jié)既可以在變頻器室就地控制，也可以在DCS監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制。變頻器的運(yùn)行信息（啟動/停車/故障、輸出電流、輸出頻率等）通過硬接線和DeviceNet網(wǎng)絡(luò)兩個不同的途徑同時送到DCS監(jiān)控中心，組成互為冗余的信息系統(tǒng)。 系統(tǒng)調(diào)試時，在PC機(jī)上安裝RSLogix5000、RSNetWorx for DeviceNet、RSLinx Classic Gateway軟件。目前一、二期已經(jīng)建成并網(wǎng)發(fā)電,三、四期正在施工中.圖3是二期變頻器控制室. [align=center] 圖3 變頻器室一角[/align] 2 變頻器控制[1] [align=center] 圖4 變頻器控制原理圖[/align] ①運(yùn)行模式 變頻器有手動和自動兩種運(yùn)行模式。參數(shù)P361=7，P320=01 手動模式：，P90=2，P325=10，P326=0 將開關(guān)S5打到“手動”位置，將開關(guān)S3打到“運(yùn)行”位置，KA1吸合，變頻器啟動；S3打到“停車”位置，KA1釋放，變頻器停車。變頻器輸出頻率通過電位器R給定。 自動模式：P93=1，P322=20，P323=4，P364=15 將開關(guān)S5打到“自動”位置，當(dāng)DCS輸出S4閉合時，繼電器KA2吸合并自保，變頻器啟動，當(dāng)DCS輸出S1斷開時，繼電器KA2釋放，變頻器停車。輸出頻率由DCS送到端子1-2的電流給定。 ②硬接線通信：參數(shù)P340=11，P342=0，P343=20，P344=4，P345=2，P346=20，P347=4，端子6-7輸出頻率信號，端子8-9輸出電流信號。 ③故障保護(hù)：P380=1，P362=2，P363=0，變頻器故障時，端子11-12閉合，繼電器KA3吸合，燈亮，停車，將開關(guān)S2打到旋轉(zhuǎn)“清除”位置，S2閉合，通過端子28清除故障。 ④運(yùn)行信號：設(shè)置P384=4，變頻器運(yùn)行時端子15-16接通，繼電器KA4吸合，運(yùn)行燈亮 3 設(shè)備網(wǎng) 構(gòu)建設(shè)備網(wǎng)的目的是將變頻器的輸出電流、輸出電壓和輸出頻率傳送到DCS系統(tǒng)，和硬接線組成冗余的信息通信。 按照風(fēng)冷島風(fēng)機(jī)的布局，將變頻器分成8排，每排7臺。56臺變頻器分成2個網(wǎng)絡(luò)，分別由兩塊1756-DNB模塊控制，1-28號變頻器由地址為61的模塊控制，29-56號變頻器由地址為62的模塊控制。 通信適配器型號為20-COMM-D。適配器主要參數(shù)設(shè)置如下表[2]： 特別應(yīng)該指出：參數(shù)10和11設(shè)置為3可以確保當(dāng)通信失敗或掃描器故障時變頻器仍保持正常運(yùn)行。 [align=center] 圖5 設(shè)備網(wǎng)[/align] 設(shè)備網(wǎng)通信模塊指示器： 正常運(yùn)行時，模塊面板上排顯示器顯示“A#62 RUN”，下排MOD/NET，I/O，OK三個LED燈綠色常亮，其中“62”是模塊的節(jié)點(diǎn)號。 當(dāng)通信故障（例如斷線）時：模塊面板上排顯示器顯示“A#62 RUN N#43 E#78”，下排MOD/NET紅色閃動，I/O，OK綠色常亮，表示第43號節(jié)點(diǎn)故障，故障碼78。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)失電時：顯示“No Network Power”, MOD/NET紅色閃動，I/O燈不亮，OK綠色常亮. 設(shè)備網(wǎng)電纜為BELDEN 3082A,網(wǎng)絡(luò)電源為AB 1606-XLE DC24V10A.。 4 MODBUS通信 由于上位機(jī)和PLC通信使用Modbus協(xié)議，因此，在機(jī)架1#槽插入美國Prosoft公司的通信模塊：MVI56-MCM（插在1#槽的原因是：和模塊同時提供的樣例程序是對1#槽編制的，如果插在其他槽，需要對樣例程序進(jìn)行修改）[3]。 Modbus協(xié)議是一種通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用十分廣泛，特別是近幾年，筆者為用戶進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，經(jīng)常遇到Modbus自動化儀表和AB PLC通信問題，例如：污水處理廠、發(fā)電廠等。如何使用第三方模塊，用戶和設(shè)計/調(diào)試人員都比較生疏，為此，本文就MVI56-MCM模塊在AB PLC系統(tǒng)中的使用方法進(jìn)行較詳細(xì)的討論，供同行參考。 MVI56-MCM模塊是Modbus網(wǎng)絡(luò)和Allen-Bradley backplane之間的一個網(wǎng)關(guān)，在Modbus網(wǎng)絡(luò)上異步傳送來自于ControlLogix處理器的數(shù)據(jù)。模塊內(nèi)部有5000個字的繼存器，用于處理器和Modbus網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。 4．1 模塊的使用 使用模塊的第1步是設(shè)置模塊： 把樣例程序復(fù)制到工程中并按圖6、圖7進(jìn)行配置（樣例程序可以在模塊所附的光盤上找到，中文說明書可以在Prosoft網(wǎng)站上找到）。 圖6是配置輸入/輸出鏡象空間。模塊的輸入鏡象是250個字，輸出鏡象是248個字，它的作用是：當(dāng)模塊和ControlLogix進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換時作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。這些工作在把樣例程序復(fù)制到工程后程序自動完成。模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也同時自動完成（圖7）。 [align=center] 圖6 配置輸入/輸出 圖7 用戶定義數(shù)據(jù) 圖8 配置通信參數(shù)[/align] 按圖8配置通信：打開Controller Tags，展開MCM文件夾，對通信速率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)、站號進(jìn)行配置。 port1設(shè)置： MCM.port1.enabled=1 MCM.port1 .type=1 MCM.port1 .baudrate=19200 MCM.port1.databits=8 MCM.port1.stopbits=1 MCM.port1.slaveID=1（1#站） 同樣port2設(shè)置為: MCM.port2.slaveID=2（2#站） 最后用模塊自帶的電纜通過設(shè)置/調(diào)試端口將它下載到模塊,配置工作結(jié)束（下載時把模塊跳線插到“SETUP”位置，結(jié)束后恢復(fù)到“RUN”位置）。 使用模塊的第2步是編制應(yīng)用程序（見圖9）。 Modbus串行鏈路協(xié)議是一個主-從協(xié)議，采用請求-響應(yīng)方式，主站發(fā)出帶有從站地址的請求報文，具有該地址的從站收到后發(fā)出響應(yīng)報文進(jìn)行應(yīng)答。串行總線中只有一個主站，可以有1-127個從站。Modbus通信只能由主站發(fā)起，子站在沒有收到來自主站的請求時，不會發(fā)送數(shù)據(jù)，子站之間也不會互相通信。 本例中為了把變頻器的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)通過Modbus網(wǎng)絡(luò)傳送到DCS系統(tǒng)，按下面3個步驟進(jìn)行： 第1步：在MainRoutine中添加梯級1和2（見圖10），圖9中MainProgram是樣例程序。作用:啟動設(shè)備網(wǎng)掃描模塊。 第2步：編制程序main，作用：把變頻器的數(shù)據(jù)寫入模塊的數(shù)據(jù)區(qū)（見圖12）。 [align=center] 圖9 用戶程序 圖10 MainRoutine 圖11 main 圖12 寫入變頻器數(shù)據(jù) 圖13用MSG指令讀取參數(shù)值 圖14 設(shè)置路徑[/align] 圖12是讀取節(jié)點(diǎn)1變頻器的輸出電流、輸出電壓和輸出頻率的梯形圖。其中，梯級0和梯級1是讀取輸出電流值并將其放在MCM.WriteData[0]和MCM.WriteData[1]中。梯級2和梯級3是讀取輸出電壓值并將其放在MCM.WriteData[2]和MCM.WriteData[3]中。梯級4和梯級5是讀取輸出頻率值并將其放在MCM.WriteData[4]和MCM.WriteData[5]中。每一個參數(shù)占2個字。圖13、14是MSG指令的配置。 第3步：對樣例程序和用戶程序進(jìn)行規(guī)劃，圖15表示先執(zhí)行樣例程序后執(zhí)行用戶程序。 [align=center] 圖15 程序排定[/align] 圖16是數(shù)據(jù)傳送結(jié)果，圖中：1#變頻器輸出頻率為34.1hz,電壓為270.7v,電流為0（輸出未接電動機(jī)）。 [align=center] 圖16 節(jié)點(diǎn)1讀取的參數(shù)[/align] 讀取變頻器輸出頻率的另一個方法： 由于變頻器的輸出頻率是隱式信息，1#變頻器上傳到PLC的數(shù)據(jù)被映射到 2：I.DATA[0]，見圖17。這個32位字的前16位是狀態(tài)字，后16位是變頻器輸出頻率值。因此，可以用COP命令將它讀出。 [align=center] 圖17 1#變頻器輸入映射[/align] 4．2 輸出連接 Modbus串行鏈路系統(tǒng)在物理層可以使用不同的物理接口。最常用的是兩線制RS-485接口, 只需要短距離點(diǎn)對點(diǎn)通信時,也可以使用RS-232C串行接口. 模塊有兩個RJ45連接口用于和Modbus網(wǎng)絡(luò)連接。端口可以通過設(shè)置運(yùn)作在RS-485連接、RS-422連接，最大通信距離1219米；或RS-232C連接,最大通信距離15米。 模塊自帶1454-9F型轉(zhuǎn)接頭，按照所附“RS-422/RS485Wiring instructions”表格接線,采用RS485或RS422方式接入Modbus網(wǎng)絡(luò)，電纜連接見圖5。 4．3 Modbus通信的模擬 在離線狀態(tài)下，可以利用隨模塊一起提供的光盤內(nèi)的工具進(jìn)行模擬。 ①將調(diào)試用PC機(jī)的COM1端口設(shè)置為:19200/8/1/無;關(guān)閉RSLinx;用模塊提供的電纜把PC機(jī)COM1口和模塊配置/調(diào)試口連接起來。 ②打開模塊所附光盤inRAx\Utilities\Modscan\解壓縮后運(yùn)行modscan.exe. 設(shè)置串口: setup\serial\com1:19200/8/1/無（圖17）, 掃描速率選擇為50ms. [align=center] 圖18端口設(shè)置[/align] ③程序激活后得到圖19,圖中顯示從40001開始的100個寄存器,對應(yīng)于MCM.writeData[0]到MCM.writeData[99],地址40043對應(yīng)于MCM.writeData[42]=16252 [align=center] 圖19 運(yùn)行數(shù)據(jù)[/align] 5 結(jié)束語 羅克韋爾自動化集成架構(gòu)作為一種技術(shù)框架,將車間現(xiàn)場不同的應(yīng)用項目通過統(tǒng)一的控制、可視化和通信平臺集成在一起。這樣一來,所有的數(shù)據(jù)都能夠在整個企業(yè)內(nèi)進(jìn)行無縫的傳遞. 本工程充分發(fā)揮了集成架構(gòu)的核心作用.全部工程完成后,224臺變頻器的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)將通過設(shè)備網(wǎng)傳送到DCS控制中心,實(shí)現(xiàn)集中管理和分散控制的目的。 參考文獻(xiàn) [1] Rockwell Automation: PowerFlex700變頻器用戶手冊 [2] Rockwell Automation: PowerFlex700 DeviceNet Adapter 20-COMM-D User Manual [3] ProSoft technology:MVI56-MCM用戶手冊