范海龍

（酒泉鋼鐵公司不銹鋼廠，甘肅 酒泉 735000）

基于以太網的VVVF參數在線監(jiān)控系統(tǒng)

范海龍

（酒泉鋼鐵公司不銹鋼廠，甘肅 酒泉 735000）

闡述了采用以太網+設備網的通信體系，以太網作為信息管理子層，用于上位機傳送調度指令和信息，實現(xiàn)比較長的空間跨距傳輸數據，從而達到在線調整VVVF調速系統(tǒng)參數的目的。

1 引言

隨著工業(yè)自動化以及電力電子技術的飛速發(fā)展，VVVF的使用越來越廣泛，而計算機技術尤其是以太網網絡技術的發(fā)展，使得遠程控制變得簡單可行。而現(xiàn)有的文章介紹如何利用軟件在線對VVVF調速系統(tǒng)的參數進行調整的不多，本文就是介紹使用Rockwell公司的RSView32軟件對Allen-Bradley 公司1305變頻調速器參數進行在線讀寫控制，最終實現(xiàn)對三相交流異步電機的控制。

2 系統(tǒng)結構和網絡組成

系統(tǒng)如圖1采用以太網＋設備網的通信體系，以太網作為信息管理子層，用于上位機傳送調度指令和信息，可以實現(xiàn)比較長的空間跨距傳輸數據；設備網通過一個開放的網絡，將底層的設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。

圖1 系統(tǒng)網絡結構圖

在工業(yè)控制現(xiàn)場，這種多支線的網絡允許用戶用一根電纜去連接 500m以內的設備并遠至各個工藝控制單元的用戶可編程序控制器。因此，本文介紹的網絡體系也具有實際的參考價值。

（1）設備層 在這一層上，現(xiàn)場控制設備直接與現(xiàn)場各類裝置（如傳感器、驅動器等）相連，對所連裝置實施監(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據和采集的實時數據。

（2）信息層 這一層根據生產特點，協(xié)調各下層單元的參數設定，是生產的總協(xié)調員和控制器。其特點是數據量大而實時性要求不高。它的開放性協(xié)議使各種主計算機和不同廠商的PLC可以互聯(lián)，在必要時也可以進行一些控制和協(xié)調。這一層采用符合公共標準的TCP/IP協(xié)議的以太網。

3 通信組態(tài)和軟件開發(fā)

項目利用Rockwell公司開發(fā)的軟件RSLinx實現(xiàn) PC機與網上各設備建立通信軟件。作用相當于網絡中的通信與數據交換服務器，利用RSLogix500用于編寫梯形圖程序下載到 SLC5/05中。利用RSNETWorx軟件進行SCANPORT I/O映象配置以及所需控制參數的選擇（注：需要實現(xiàn)計算機與設備網上設備直接通信的 DeviceNet通道下載或直接利用變頻器HIM手動設置）。

項目使用 RSVew32軟件進行基于 win32標準的人機接口界面的開發(fā)。它還提供了對整個系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和數據采集功能于一體。

3.1 以太網組態(tài)

主要是進行 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：配置網絡名、網絡協(xié)議（TCP/IP）、通信設備類型以及帶寬地址。然后，讓 RSLinx自動搜索網絡節(jié)點，如能正確識別各節(jié)點就完成了以太網網絡平臺的建立。

3.2 選擇參數控制

Allen-Bradley公司生產的 1305變頻調速器共有13組149個參數，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中的字為頻率基值；O:1.3-O:1.10為輸出數據鏈數據。

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

（3）注意要點

按表1，對應1305適配器I/0組的參數111～118為輸出參數選擇，119～126為輸入參數選擇。因此，也只能控制有限的16個參數（寫&讀），經過嘗試和研究，認為通過類似 C語言的間接尋址方式可以動態(tài)的對所選的參數號進行更改。即在Data Out A1的參數設為120即指向Data Out A2，這樣如果改變Data Out A1的數值就可以動態(tài)設定Data Out A2端口對應的參數號，此時就可以通過輸入Data Out A2的數值來達到改變參數數值的目的，從而實現(xiàn)動態(tài)的改變多個參數。I/O地址映射表見表1。

表1 SLC I/O 映射關系對照表

3.3 程序編寫

利用羅克韋爾(Rockwell)公司的RSLogix500程序對SLC5/05進行梯形圖編程，程序主要實現(xiàn)的是變頻器頻率設定、起?？刂埔约皡祵ぶ房臻g分配的功能。起動控制的數值由邏輯控制字決定，頻率輸入基準值與實際頻率成比例K。

式（1）中fsmax是設定的最高頻率的對應實際數值，fsmin是設定的最高頻率對應的實際數值，fmax是最高頻率，fmin是最低頻率。本項目設定 fsmax=32676，=0，fmax=60Hz，fmin=0Hz，所以求出K=546。

由于1305變頻器的Adapter I/O 組參數對應共16個字，故在SLC中分配了16個字的空間。

3.4 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)在變頻后的機械特性，根據工業(yè)現(xiàn)場不同負載類型的實際需要，項目設置了4種補償不同的V/F供用戶選擇，其類型主要是由高級設置組的參數所決定。

（1）標準補償模式：恒轉矩的V/F線。

（2）自定義模式：針對有些負載的阻轉矩與轉速大致成比例而采用的V/F比分段補償線。這種補償方式，即轉速低時負載轉矩小，補償較少而當轉速升高時，由于負載轉矩增大而使得補償增大。

（3）起動/運行補償模式：針對某些負載要求有較高的起動轉矩而采用的補償線。

（4）扇/泵模式：顧名思義，風機和泵類負載的阻轉矩與轉速的二次方成正比，所以這種模式是負補償的V/F線。需要注意的是，設定V/F線的原則是，以最低工作頻率時能帶動負載為前提，盡量減小補償程度。

4 結論

基于 CAN技術和相關協(xié)議的設備網已成為新一代開放式自動化控制系統(tǒng)的基礎，而以太網不但滿足一般網絡的條件，目前也是最為廣泛的計算機通信技術。利用這兩層網絡架構的VVVF參數在線監(jiān)控方法結構清晰、操作方便，而且伴隨著電力電子技術以及工業(yè)以太網技術的不斷完善，相信基于以太網的參數監(jiān)控系統(tǒng)在應用VVVF的工業(yè)現(xiàn)場實際應用將是前途無限。

范海龍（1976-），男，工程師，工程碩士，在酒泉鋼鐵公司不銹鋼廠煉鋼分廠從事電氣設備的日常檢修維護技術工作。