1 前言

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。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(hào)來實(shí)現(xiàn)。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，變頻器與變頻器、變頻器與控制器之間更趨于通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)總線通信的方式以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確交互。

本文針對(duì)鞍鋼齊礦集團(tuán)精選礦生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造，采用devicenet總線實(shí)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(guó)rockwell開發(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(chǎng)設(shè)備（傳動(dòng)裝置、開關(guān)、i/o和人機(jī)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(diǎn)數(shù)為63個(gè)。它通過scanport接口能與支持devicenet的各種傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中控制和參數(shù)在線優(yōu)化，可以滿足傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)的要求。

3 方案設(shè)計(jì)與調(diào)試

目前該生產(chǎn)線主要采取機(jī)旁操作，由巡檢人員定時(shí)查看變頻器的各項(xiàng)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(diǎn)：

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

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

3.1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用以rockwell slc500 plc作為上位機(jī)并加裝設(shè)備網(wǎng)掃描模塊，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制，并采用rockwell工控機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和管理，工控機(jī)與plc之間采用ethernet通信；對(duì)4臺(tái)vacon nx變頻器和2臺(tái)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(shí)現(xiàn)；變頻器與plc及工控機(jī)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。

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(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的主要部件。它相當(dāng)于一個(gè)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)devicenet上的變頻器信息，并供plc進(jìn)行讀寫操作。它不斷的對(duì)devicenet上所連的變頻器進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)，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(duì)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(jìn)行通信。在該項(xiàng)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(bào)文直接依次發(fā)送到各個(gè)變頻器上（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）。

由于設(shè)備分布比較分散，某些變頻器之間相距較遠(yuǎn)。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(jì)

devicenet的上位機(jī)管理軟件是rs network for devicenet，利用它可以組態(tài)設(shè)備網(wǎng)并進(jìn)行項(xiàng)目管理和網(wǎng)絡(luò)故障診斷等；針對(duì)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(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jiǎn)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(bào)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(cè)和vacon devicenet選件板手冊(cè)）。

需要注意到上位機(jī)是以8個(gè)字節(jié)為單位進(jìn)行讀取的，所以需要在組態(tài)時(shí)對(duì)第四個(gè)字進(jìn)行補(bǔ)充；另外向上位機(jī)傳送的第二個(gè)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(jī)總線輸出內(nèi)容與變頻器總線輸入值（p2.9.11—p2.9.18）對(duì)應(yīng)即可。

（2）cx組態(tài)：cx組態(tài)分配地址需要通過上位機(jī)進(jìn)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(gè)變頻器必須擁有一個(gè)單獨(dú)的mac id（g7.4.1.1）；所有變頻器均采用相同的i/o報(bào)文格式；在參數(shù)值更改前，變頻器必須處于停機(jī)模式并且通信電源是接通的。

4 結(jié)束語

總體設(shè)計(jì)能滿足使用廠家的需求，經(jīng)過實(shí)際使用，整套系統(tǒng)運(yùn)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(xiàng)要求，用戶比較滿意。利用devicenet實(shí)現(xiàn)vacon變頻器集成控制，是vacon變頻器升級(jí)的一種理想方案。

參考文獻(xiàn)

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

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