基于DeviceNet的1336PlusII變頻器遠程監控
[摘要]
變頻器調速系統性能測試是一項非常重要的測試指標。
本文是變頻器調速系統性能測試下的一個子項目，旨在結合當今工業控制領域普遍采用的開放式工業網絡——設備網（DeviceNet），利用Rockwell公司強大的人機界面軟件RSView32進行組態，實現變頻器的遠程監控。
本文以A-B公司的1336PlusII變頻器為主要研究對象和控制對象，以基于CAN協議開發的設備網（DeviceNet）為底層數據傳輸介質，以太網（EtherNet）為頂層信息傳輸介質，首先通過設備網組態軟件RSNetworx for DeviceNet把變頻器的數據采集到1747-SDN掃描模塊中，利用1203-GK5設備網通訊模塊與1336PlusII攜帶的SCANport接口進行數據傳輸。根據設備網掃描模塊中存儲的數據進行梯形圖編程，完成變頻器的數據讀寫和狀態控制。再通過組態RSView32人機界面軟件完成上位機的人機接口控制和參數監控，從而實現變頻器的遠程控制。
應用本文所設計的RSView32遠程控制平臺，用戶可以在人機界面上任意控制變頻器，并且可以進行參數的讀寫操作，全中文操作界面，非常方便國內用戶使用和操作1336PlusII變頻器。該平臺還內置了RSView32的Active X控件RSTrendX，能夠直觀、實時觀測到當前變頻器輸出頻率、輸出電壓、輸出電流的變化。
關鍵詞：設備網，RSView32 ，變頻器 ，SCANpor
1336PlusII變頻器提供非常簡單的參數設定和操作、罕見的靈活性和突出的控制功能，無論是簡單的速度控制，還是強大的矢量控制變頻器的轉矩性能，均能滿足應用要求。1336PlusII變頻器采用最新的IGBT（絕緣柵雙極型三極管）功率模塊和高級的控制算法，以提供任何速度下的平穩性能、超常的轉矩性能，使電動機低噪音、高效率地運行。
Ø 在全速范圍內，實現突出轉矩性能的無速度傳感器矢量控制。
Ø v/f控制方式仍然有效，可以通過參數設定。
Ø 模擬量I/O選件。
Ø 插板式通信選件。
Ø 自動整定易于無速度傳感器矢量設定。
Ø 負載丟失檢測
Ø 超前動作限流保護，提供優良性能和靈活應用。
Ø 選擇編碼器作反饋遠件，調速精度能達0.1%
Ø 在全速范圍內，對電動機提供可編程的速度敏感I²T電子過載保護。
Ø 對正在旋轉的電動機上電時，提供飛速起動。
Ø 利用S曲線加速和減速，對速度變化提供[平滑控制。
Ø 為簡單的過程控制，提供內置的完整的PI調節軟件。
Ø 載波頻率可調。
Ø 人機接口和通信可選件之間，使用SCANport通訊協議。
Ø 控制板上的狀態二極管（LED）可顯示電源、運行、停止和故障狀態。
1336PlusII變頻器可通過面板上的人機接口模塊（HIM）編程，設定各種參數，以滿足不同場合應用要求，具體可編程功能如下：
Ø 雙重加速和減速特性。
Ø 三級跳躍頻率。
Ø 直流注入制動。
Ø 動態制動。
Ø 轉差補償。
Ø 負轉差補償（下垂特性）
Ø 曲線加/減速特性。
Ø 交流輸入掉電在起動模式。
Ø 超前動作電流限幅。
Ø 最后四個故障存儲。
Ø 飛速起動。
Ø 七級預置速度。
Ø 可屏蔽設定。
1336PlusII變頻器共有293個參數，這些參數劃分為各個文件組，每個文件組下面有若干個參數列表，并對應相應的參數號。參數名可通過HIM上的LCD顯示，并能夠進行相關的讀寫；參數號則提供給PLC編程使用，以數字方式替代LCD上顯示的文本方式。
1.5參數文件組結構
2. RSView 32與1336PlusII建立通訊的方法和路徑
RSView 32作為工業控制人機界面軟件，它并不是直接和底層設備進行通訊，而是通過PLC作為數據傳輸接口，用網絡作為數據傳輸載體，建立從車間級底層設備到監控級工作站的一整套系統。本課題正是基于DeviceNet、EtherNet作為網絡傳輸載體，SLC5/05作為數據處理器，使RSView32能夠方便、快捷與變頻器進行數據傳送，達到遠程控制目的。
下圖所示是本課題將要實現的系統總框圖：
表2、整個系統涉及到的軟硬件部分如下
|
軟硬件名稱 |
型號 |
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控制對象 |
1336PlusII變頻器 |
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網絡載體 |
DeviceNet ,,EtherNet |
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可編程處理器 |
1747-L553B SLC5/05 CPU |
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設備網掃描模塊 |
1747-SDN (DeviceNet Scanner Module) |
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設備網通訊模塊 |
1203-GK5 |
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RS-232設備網適配器 |
1770-KFD RS-232 DeviceNet Adapter |
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組態軟件 |
RSNetWorx for DeviceNet , RSLinx |
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PLC編程軟件 |
RSLogix500 |
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人機界面軟件 |
RSView32 |
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操作系統 |
Windows 2000/NT |
1747-SDN設備網掃描模塊是SLC處理器和設備網上的有關設備進行數據傳送的主要部件。它相當于一個存儲器，存儲DeviceNet上的設備信息，并供處理器進行讀寫操作。它不斷的對DeviceNet上所連的設備進行掃描，并且用新的掃描結果更新DeviceNet上的設備映象到處理器內存中輸入部分地址以便于處理器進行數據處理，同時，把處理器處理的結果的數據轉送到DeviceNet設備網中。1747-SDN有兩種存儲格式，一種是以M文件方式存儲設備的信息；另一種格式是以離散量輸入輸出（DIO）存儲設備的信息。DIO格式處理器能夠直接辨認，即SLC能夠直接處理DIO格式，但這種格式只能用于單點的輸入輸出，不足以處理多個字文件；而M文件格式能夠處理多個字，由于SLC不直接支持M格式的文件，在處理時應轉換成N文件格式，這時處理器對N文件進行讀寫操作時，就好像直接處理M文件。本課題正是以這種方式來處理對M文件的讀寫問題的。
1）1）該模塊用于連接設備網和帶有SCANport接口的設備，如圖示：
2）該模塊背板上有兩排DIP開關，用于設置節點號、波特率、數據通道等。
3）1203-GK5與帶有1747-SDN模塊的SLC連接示意圖：
4）1203-GK5數據鏈路I/O示意圖：
該模塊是一個連接計算機串口和設備網之間的掃描模塊，配合RSNetworx for DeviceNet軟件用于組態設備網上的各個設備信息，譬如依次掃描網絡上的各個節點，上載、下載節點設備參數，并可以在線監控設備，非常方便。唯一的不足是它不能直接編程來操作設備（不過可以直接修改參數），編程時必須把設備信息組態到1747-SDN里，然后根據掃描上來的信息進行編程。
1）圖4-5，1770-KFD外觀圖功能描述
2）圖4-6，1770-KFD與主機連接示意圖
4.2.2 組態界面
注意：進行設備網組態時，有時您的設備在網絡上不被標識，即掃描網絡時，只掃描到該設備的節點，具體是什么設備卻沒有在組態界面上顯示出來，這時您無法進行該設備的上載或下載操作。解決的方法是通過EDS進行人工掃描，把設備的各種信息一步步掃瞄到網絡上。EDS（電子數據表）是一個專門由設備制造商提供的文本文件，該文件存儲設備的各種重要信息，包括參數信息、輸入/輸出信息等。
3.3 掃描到設備網上的1336PlusII
作用描述：當把變頻器掃描上來時，您就可以從變頻器上載參數到設備網上，即您可以在組態界面上觀察到變頻器的各個參數；也可以下載參數到變頻器，即您可以修改變頻器的參數，然后通過下載方式，來完成您的任務。
下圖是變頻器的部分參數在設備網組態軟件上的列表：
3.4 1747-SDN組態過程
作用描述：1747-SDN作為設備上的一個節點，它支持用戶把所有要進行組態的設備信息掃描到1747-SDN里，并存放起來，等待編程。至于掃描多大的字數，由用戶根據設備的情況或編程的需要來自行定義。該界面正是提供給用戶進行設備掃描時的組態界面；掃描時，先選擇“Scanlist”，您將會觀察到所有的設備列表。如圖所示：
選中1336 PLUS Drive，單擊 ，將會出現下面的畫面：
選擇“Input”和“Output”，以M文件方式進行掃描，M1，M0各個掃描10個字（默認值是4個字）。
單擊“AutoMap” ，輸入輸出各10個字將會保存在1747-SDN的M1和M0文件里，輸入文件范圍是M1:1.0~M1:1.9；輸出文件范圍是M0:1.0~M0:1.9 。 至于為何要各掃描10個字，那是根據1336 PLUS自身的情況而決定的，其實并不是映射的字數越多越好，但是如果少了往往會不夠用。
做完這一步，變頻器在1747-SDN里的組態（映射）過程基本結束，下一步將要介紹如何根據映射的數據進行梯形圖編程。
整個人機界面系統分成兩大部分，第一部分是變頻器人機接口控制模塊，第二部分是參數監控模塊。
第一部分示意圖，圖4-51
總體圖設計
趨勢圖
【1】 三菱電機株式會社, 《變頻器原理與應用教程》 國防工業出版社，1998
【2】 佟純厚，近代交流調速（第二版），冶金工業出版社，1992
【3】 浙大羅克韋爾自動化技術中心，《可編程序控制器系統》，浙江大學出版社 2000年
【4】 Richard Mansfield，Visual Basic 4.0編程手冊，機械工業出版社，1996
【5】 ROCKWELL A-B, 1336PLUSII變頻器無速度傳感器矢量控制用戶手冊，1999
【6】 ROCKWELL A-B，1336PLUSII變頻器產品說明書，1999
【7】 ROCKWELL A-B，RSView32 User’s Guide ，1999
【8】 ROCKWELL A-B，Bulletin 1203 DeviceNet Communication Module User Manual ，1995
【9】 ROCKWELL A-B，DeviceNet Communication Module（Catalog Number 1203-GK5 or 1336-GM5）User Manual ，1999
【10】 ROCKWELL A-B，DeviceNet Scanner(Cat. No.1747-SDN) Configuration Manual ， 1997
【11】 ROCKWELL A-B，DeviceNet Scanner Module(Catalog Number 1747-SDN/b) Installation Instructions ，1997
【12】 ROCKWELL A-B，DeviceNet RS-232 Interface Module (Catalog Number 1770-KFD and 1770-KFDG) ，1996
【13】 ROCKWELL A-B，DeviceNet RS-232 Interface Module Communication Protocal(Cat. No.1770-KFD) Reference Manual ，1995
【14】 吳乃優，基于DeviceNet網絡的變頻器集成控制，中國學術期刊電子雜志社，2000
【15】 王曉初，設備網網絡掃描器及系統組態，中國學術期刊電子雜志社，1997
【16】 吳小洪，基于設備網網絡的拖動系統及其控制，中國學術期刊電子雜志社，1998
【17】 賈玉福，通用變頻器的發展，中國學術期刊電子雜志社，1997
【18】 王曉初，基于網絡結構的變頻器控制系統，中國學術期刊電子雜志社，1999
【19】 吳乃優，基于集成化網絡的變頻器通信方法，中國學術期刊電子雜志社，1999
【20】 熬銀輝，RSView32軟件平臺的應用及擴展，中國學術期刊電子雜志社，2000
[作者簡介]
姓名：張勁強
性別：男
出生年月：1979年11月
專業技術職稱：工程師
畢業院校：東北大學信息科學與工程學院自動化專業
現從事工作：水電行業的計算機系統集成方向的項目管理與設計開發
通訊地址：深圳市南山區沿山路蛇口海關3幢402＃
電話：13510502434
E-mail：aurorawell@hotmail.com
