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計(jì)算機(jī)期刊發(fā)表基于以太網(wǎng)的VVVF參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng)

時間:2016年06月03日 分類:推薦論文 次數(shù):

這篇計(jì)算機(jī)期刊投稿發(fā)表了基于以太網(wǎng)的VVVF參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng),VVVF控制的逆變器連接電機(jī),通過同時改變頻率和電壓,達(dá)到磁通恒定和控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,所使用到的相關(guān)應(yīng)硬件有哪些呢?論文進(jìn)行了如下介紹并探討了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)組成。

  這篇計(jì)算機(jī)期刊投稿發(fā)表了基于以太網(wǎng)的VVVF參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng),VVVF控制的逆變器連接電機(jī),通過同時改變頻率和電壓,達(dá)到磁通恒定和控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,所使用到的相關(guān)應(yīng)硬件有哪些呢?論文進(jìn)行了如下介紹并探討了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)組成。
 

計(jì)算機(jī)期刊投稿

  關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)期刊投稿,VVVF,監(jiān)控系統(tǒng)

  1 引言

  隨著工業(yè)自動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)程控制變得簡單可行。而現(xiàn)有的介紹如何利用軟件在線對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Allen-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)對三相交流異步電機(jī)的控制。

  2 相關(guān)硬件

  2.1 以太網(wǎng)簡介

  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)協(xié)議。以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),與現(xiàn)場總線相比,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),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的多主方式工作; (2)采用非破壞性總線逐位仲裁技術(shù);(3)設(shè)備網(wǎng)上可以容納多達(dá)64個節(jié)點(diǎn)地址;(4)采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸;(5)通信介質(zhì)為獨(dú)立雙絞線;(6)支持設(shè)備的熱插拔。

  2.3 1203通訊模塊

  1203的前面板上具有SCANport 和DeviceNet通訊接口、SCANport 和DeviceNet 狀態(tài)指示燈。SCANport 通訊接口和1305連接,由DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)提供24VDC電源。SCANPort是一種設(shè)備通信接口,是Allen-Bradley公司開發(fā)的一種CAN(Control Area Network)接口標(biāo)準(zhǔn),可以為網(wǎng)絡(luò)中各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供直接的、數(shù)字的通信鏈路,可將具有SCANport接口的所有設(shè)備連接到設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。利用SCANport接口,通過定義I/O映象表、輸入/輸出映象表,既可以向與其相連的拖動設(shè)備發(fā)送命令,控制設(shè)備運(yùn)行;又可以從設(shè)備讀取數(shù)據(jù),監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)。不同的設(shè)備,對邏輯命令、邏輯狀態(tài)等信號的位(或字)會有不同的含義。1203底板有SW1、SW2兩個DIP開關(guān),其定義如下:

  SW1-1=On,表示選通數(shù)據(jù)鏈路A,SW1-2~SW1-4=On,分別表示選通數(shù)據(jù)鏈路B~D;SW2-1~SW2-6可以選擇0~63的節(jié)點(diǎn)地址;SW2-7和SW2-8可用來選擇數(shù)據(jù)傳輸速度,可有125K、250K和500K三種選擇。SW2-7=On、SW2-8=On時,通信模塊的節(jié)點(diǎn)地址和數(shù)據(jù)速度是由設(shè)備網(wǎng)的內(nèi)部程序設(shè)定,用設(shè)備網(wǎng)管理軟件調(diào)整相應(yīng)參數(shù)的數(shù)值,可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)地址和數(shù)據(jù)傳輸速度的程序設(shè)定。

  3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)組成

  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)比較長的空間跨距傳輸數(shù)據(jù);設(shè)備網(wǎng)通過一個開放的網(wǎng)絡(luò),將底層的設(shè)備直接和車間級控制器相連,而無需通過硬線將它們與I/O模塊連接。

  在工業(yè)控制現(xiàn)場,這種多支線的網(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)際的參考價值。

  (1) 設(shè)備層 在這一層上,現(xiàn)場控制設(shè)備直接與現(xiàn)場各類裝置(如傳感器、驅(qū)動器等)相連,對所連裝置實(shí)施監(jiān)測、控制,同時與上層相連,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)時數(shù)據(jù)。

  (2) 信息層 這一層根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn),協(xié)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)。

  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)。它還提供了對整個系統(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自動搜索網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),如能正確識別各節(jié)點(diǎn)就完成了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺的建立。

  4.2 選擇參數(shù)控制

  Allen-Bradley公司生產(chǎn)的1305變頻調(diào)速器共有13組149個參數(shù), 以一臺變頻器為例:

  (1) SLC輸出映像表中的O:1.1中的字為變頻器的邏輯控制命令;O:1.2中的字為頻率基準(zhǔn)值;O:1.3-O:1.10為輸出數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)。

  (2) 輸入映像表中I:1.1對應(yīng)變頻器的邏輯狀態(tài)字;I:1.2中的字為頻率反饋值;I:1.3-I:1.10中的數(shù)據(jù)為輸人數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)。具有Datalinks方式的模塊和設(shè)備共有4個數(shù)據(jù)鏈A、B、C、D,每個數(shù)據(jù)鏈在H工處理器的輸入和輸出映射表中占用2個字。如A數(shù)據(jù)鏈占用字3和字4,通過通信模塊的撥動開關(guān)來選通/截止某個數(shù)據(jù)鏈。SLC處理器每次掃描程序,可對變頻器讀或?qū)?-8個字的數(shù)據(jù)信息;由于通信模塊不斷地自動刷新參數(shù)值,故它的讀寫速度比報文方式要快,更適合于實(shí)時監(jiān)視和修改參數(shù)。對于變頻器來說,如要傳送某個多數(shù),必須在變頻器中對各數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行組態(tài)以決定數(shù)據(jù)鏈指向哪個參數(shù)。例如通過Datalink A改變變頻器的7號參數(shù),可沒定Data in AI為7。即指針指向7號參數(shù),則SLC輸出映像表中的O:1.3中的字將送人7號參數(shù)。

  (3) 值得注意的:要點(diǎn)

  按附表,對應(yīng)1305適配器I/0組的參數(shù)111-118為輸出參數(shù)選擇,119-126為輸入?yún)?shù)選擇。因此,也只能控制有限的16個參數(shù)(寫&讀),經(jīng)過嘗試和研究,認(rèn)為通過類似C語言的間接尋址方式可以動態(tài)的對所選的參數(shù)號進(jìn)行更改。即在Data Out A1的參數(shù)設(shè)為120即指向Data Out A2,這樣如果改變Data Out A1的數(shù)值就可以動態(tài)設(shè)定Data Out A2端口對應(yīng)的參數(shù)號,此時就可以通過輸入Data Out A2的數(shù)值來達(dá)到改變參數(shù)數(shù)值的目的,從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)的改變多個參數(shù)。I/O地址映射表見附表。

  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、起停控制以及參數(shù)尋址空間分配的功能。啟動控制的數(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。

  K=(fsmax-fsmin)÷(fmax-fmin) (1)

  式(1)中fsmax是設(shè)定的最高頻率的對應(yīng)實(shí)際數(shù)值, fsmin是設(shè)定的最高頻率對應(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)對應(yīng)共16個字,故在SLC中分配了16個字的空間。

  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,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,為了改善拖動系統(tǒng)在變頻后的機(jī)械特性,根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場不同負(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:針對有些負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速大致成比例而采用的V/F比分段補(bǔ)償線。這種補(bǔ)償方式,即轉(zhuǎn)速低時負(fù)載轉(zhuǎn)矩小,補(bǔ)償較少而當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時,由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大而使得補(bǔ)償增大。

  (3) 啟動/運(yùn)行補(bǔ)償模式:針對某些負(fù)載要求有較高的啟動轉(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,以最低工作頻率時能帶動負(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)扇/泵模式

  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)場實(shí)際應(yīng)用將是前途無限。

  參考文獻(xiàn)

  [1] 浙江大學(xué)羅克韋爾自動化技術(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] Allen-Bradley.Bulletin 1203 DeviceNet Communication Module [M]

  [4] 張燕斌. SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

  推薦期刊:微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)(月刊)創(chuàng)刊于1972年,由中國航天時代電子公司第七七一研究所主辦。是我國微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的唯一專業(yè)性國家中文核心期刊,同時也是中國計(jì)算機(jī)學(xué)會會刊。