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变频器控制技术

来源:UC论文网2019-04-08 10:53

摘要:

  摘要:本文对传统I/O的变频器控制技术在实际运用中所存在的弊端、以及以RockwellAutomation为基础而创造的现场总线技术做出了分析,阐述了在变频器系统中,控制设备层网络的方法。对3层网络平台其中包括信息层、设备层以及控制和自动化层的建设方案进行了讨论,并且监控变频器网络的软件也在RSView32环境下成功编制,现场总线的变频器控制技术也得到实现。  关键词:变频器控制技术;现场总线...

  摘要:本文对传统I/O的变频器控制技术在实际运用中所存在的弊端、以及以RockwellAutomation为基础而创造的现场总线技术做出了分析,阐述了在变频器系统中,控制设备层网络的方法。对3层网络平台其中包括信息层、设备层以及控制和自动化层的建设方案进行了讨论,并且监控变频器网络的软件也在RSView32环境下成功编制,现场总线的变频器控制技术也得到实现。


  关键词:变频器控制技术;现场总线;传统I/O;分析


  作者:李家业


  传统的变频器控制技术是以I/O方式为基础,在控制器以及变频器的I/O端口上以功能需求来进行控制线的相应连接。传统的I/O控制方法功能较为单一,布线也较为繁琐,并且可靠性和通信效率也不高,在工业拖动现场时也存在较多的障碍,不利于工业拖动的现场。而现场总线的变频器控制技术则在技术上实现创新,现场总线是一项新技术,其顺应了工业控制系统以及信息技术智能化、分散化。在变频器控制以现场总线为基础的系统中,一条总线电缆便可完成变频器及控制器的全部通信,与上层网络相结合,实现了更加高效、智能以及全面的监控,也实现了更加高速的监控。信息系统集成在企业级别中的实施也更加便捷。


  一、传统I/O技术于变频器控制的弊端


  在变频器控制中本机控制是最为简单的,也称作面板控制。在进行变速、启动、点动、以及复位、停止的控制时,面板控制是通过变频器的键盘来进行的,键盘在控制面板上。虽然方法较为简单,也需要变频器控制面板有专人负责控制,面板控制效率较低,功能也较为简单,外部功能开关也可以用PLC控制器来进行控制,相关逻辑也得以实现,对变频器I/O端子进行输出,对变频器进行控制。并进行PLC编程用以不同功能的实行,其功能包括输入其他各种和外部故障的信号以及多级变速控制。


  变频器的控制方法以I/O端口作为基础,在进行功能的扩展时,则只能采取较为简单的扩展,也难以改善传统I/O变频器控制方法所存在的缺点。工业拖动现场随着时代在发展,传统I/O技术已不能适应现代的施工要求。而现场总线技术作为新技术,在信息传输中只需要一条总线电缆,便可以实现传输所有信息,现场总线技术在维修成本、布线成本以及调试成本上也极大的降低了,并且全数字化,通信速度快和结构开放互连,现场总线控制技术的效率也较高。


  二、以现场总线为基础的变频器控制系统


  (一)以设备层为基础的变频器控制系统


  3层网络结构体系是Rockwell对现场总线提出的标准之一,其组成包括了信息层、设备层以及控制和自动化层。其中,设备层是以现场总线技术工业标准为基础来进行网络开放,起到高层设备和底层工业装置的连接作用,高层设备则包括了计算器以及PLC控制器等,底层工业装置则包括了传感器、开关、以及拖动装置,还包括了阀门等。设备层采用的供电方式是总线供电,网络的电缆结构采用主干线结构和支线结构,并对本质安全技术进行提供,通信采用用户模式和生产者模式,在网络通信效率上较为优异,提供了两种报文类型,包括显示报文和I/O报文。


  变频器控制以设备层为基础,其系统结构包括了,装有组态软件的一台RSlinx,并将其接入到设备层的总线之上,监控软件RSView32以及PLC编程软件RSlogix500的计算机,RSNetworx,与设备层相连的接口使用1770-KFD,而设备层与6台AB1336Plusll变频器则使用设备层通信模块1203-GK5来连接,网络主设备使用MicroLogix1500PLC控制器,对于网络设备信息的获取则使用扫描模块1769-SDN来进行,监测设备和控制设备。


  连接现场设备和PLC,是以扫描模块1769-SDN作为接口,用作设备数据格式转换以及设备数据采样。在运行包含SDN的PLC处理器中,SDN对设备进行了依次扫描,采样参数,并对数据格式进行了转换,转换成PLC能够接受的数据格式,进而使PLC处理器能够进行读取,经PLC处理器进行处理,对其输出数据也进行了转换,转换成不同种类的设备能接受的格式。


  变频器数据通信以及PCL数据通信的实现可以通过映射的方式来进行,Word0至9共10个字包括在接口定义格式之中,其中使用通信模块将Word0和Word直接输送至变频器,将其固化为变频器频率状态(或设定值)以及逻辑状态(或命令)。在进行映射的输出时,Word0包含了系统的停止、故障复位和启动控制位以及系统的正反向、频率源和减速等控制位,设定工作频率则由Word1进行存放。在进行映射输出时,Word0则反馈给PLC变频器状态信息,包括了变频器运行、使能和出错状态信息以及变频器达速、加减速状态信息,实际工作频率则由Word1进行存放。而Word2至Word9共8个字的通信内容设定则是以用户需求来进行,变频器中的DataIn/OutA至DataIn/OutD则与通信模块中的DatalinkA至DatalinkD相对应,常用的变频器监控参数设定至DataIn/Out之上,包括了故障代码、实际输出和加减速时间,以及电流电压和多个预置频率等。分别占用其中(Word2至Word9)一个字映射至扫描器。Word1与Word0相结合,使PLC实现监控变频器的大部分功能。


  (二)Rockwell3层网络系统平台


  ControlNet作为中间层于3层网络结构中,具有高速确定性,也是开放型网络,其能够满足的要求较多,包括了连接PLC处理器,计算机和I/O用要求以及其他智能设备、操作员界面应用的要求,并且满足要求的高信息吞吐量和实时。经使用用户模式和生产者模式,控制网络具备对等网络功能和I/O网络功能,并且提供其高速性能。EtherNet通过工业以太网的使用,集成信息管理和控制系统,利用以太网监控生产场信息,包括了用于监控的工业PC工作站和PLC生产现场信息,还包括了可在计算机系统进行存取的ControlNet生产现场信息和DeviceNet生产现场信息,进而实现工厂级的统计质量控制、计划管理和生产流程的进行,以及实现物料跟踪、监视控制和远程设备维护的进行。


  基于DeviceNet平台建立的Rockwell3层网络对系统的集成更加的全面,ControlnNet与DeviceNet的连接可通过ControlLogix来实现,并且可接入至其网络适配器。DeviceNet节点扫描模块使用1756-DNB,ControlnNet节点扫描模块使用1756-CNB。两者中的ControlLogix、PL以及计算机与最高层EtherNet的连接则可使用以太网模块或者使用网卡来进行。经扫描器,在该层运行的计算机工作站可实现整个网络节点的扫描和管理,对设备层生产现场信息以及控制层生产现场信息进行存取,实现全方位信息调度以及集成的企业级运行,并在连接InterNet相连接时更为便捷。


  (三)监控平台


  对于监控变频器网络的任务的实现,可使用以RSView32软件为基础的计算机监控,或者使用PanelView人机界面来实现。RSView32可以与控制器实现通信功能,其中控制器的系列包括了与MicroLogix、PLC-5以及SLC500。还能与ControlLogix实现通信,并且网络层次也可以使用两种,包括ControlNet和DeviceNet。平台移植于连接两种计算机之间也更为便捷,网络可根据种类进行驱动器种类的选择。系统的多机同步控制、全部监控以及单机控制的集成是由总监控台来实现,而单独对每一台变频器进行控制可由各分控台来实现。

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