楊傳將，徐揚(yáng)帆，劉紅兵

（武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢 430064）

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AB控制器與D445通訊性能測(cè)試研究

楊傳將，徐揚(yáng)帆，劉紅兵

（武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢 430064）

摘 要：AB的控制器與西門(mén)子的傳動(dòng)系統(tǒng)采用Profibus_DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)集成時(shí)，必須采用第三方設(shè)備進(jìn)行通信連接，本文講述了在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信功能的情況下，采用不同的第三方模塊、不同的參數(shù)設(shè)置時(shí)系統(tǒng)通訊性能測(cè)試結(jié)果。

0 引言

系統(tǒng)集成項(xiàng)目中存在各種供應(yīng)商的各種產(chǎn)品，其中在變頻傳動(dòng)裝置中西門(mén)子的產(chǎn)品占據(jù)了大多數(shù)，在PLC控制器中則存在西門(mén)子、施耐德、AB眾多產(chǎn)品，在老項(xiàng)目的升級(jí)改造中會(huì)碰到AB 的PLC需要跟西門(mén)子的變頻傳動(dòng)裝置進(jìn)行通信的情況。AB公司的Control Logix系列控制器通訊一般采用Control NET或 以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，西門(mén)子傳動(dòng)系統(tǒng)中一般采用經(jīng)典Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通訊，兩套系統(tǒng)分別有各自的通訊協(xié)議，必須采用第三方通訊模塊進(jìn)行連接。本文測(cè)試的系統(tǒng)中的傳動(dòng)裝置采用D445控制器進(jìn)行控制，同時(shí)負(fù)責(zé)與AB的控制器進(jìn)行通訊，第三方通訊模塊采用Prosoft公司生產(chǎn)的MVI56‐ PDPMV1模塊，實(shí)現(xiàn)AB控制器與D445控制器之間的Profibus通訊功能。

1 通訊時(shí)間測(cè)試

傳動(dòng)控制系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常通訊功能，還要保證系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性、可靠性。因此為了測(cè)試系統(tǒng)通訊性能，分別按以下情況進(jìn)行了系統(tǒng)通訊測(cè)試。

1.1單個(gè)模塊通訊性能測(cè)試

系統(tǒng)中掛載一個(gè)第三方通訊模塊進(jìn)行通訊，編輯程序測(cè)試通訊時(shí)間與數(shù)據(jù)丟失情況。

D445中設(shè)置程序，實(shí)現(xiàn)將MVI56-PDPMV1模塊發(fā)送出去的原數(shù)據(jù)直接傳送回來(lái)。假設(shè)通訊N個(gè)數(shù)據(jù)，控制器中編寫(xiě)程序，先輸出至MVI56-PDPMV1模塊的第N個(gè)輸出字節(jié)數(shù)值1，待MVI56-PDPMV1模塊的第N個(gè)輸入字節(jié)返回1時(shí)，將數(shù)值加1再次輸出至MVI56-PDPMV1模塊的第N個(gè)輸出字節(jié)，直至輸入數(shù)值增加至100，此時(shí)D445與MVI56-PDPMV1模塊共實(shí)現(xiàn)通訊100次，記錄計(jì)時(shí)器的總通訊時(shí)間。在通訊過(guò)程中發(fā)現(xiàn)， MVI56-PDPMV1模塊的第N個(gè)輸入字節(jié)中數(shù)值存在異變?yōu)?，然后又恢復(fù)成原通訊數(shù)據(jù)的情況，似乎在等待下一個(gè)數(shù)值傳送過(guò)來(lái)期間原數(shù)據(jù)丟失了一段時(shí)間，程序?qū)⒋祟?lèi)情況（程序中認(rèn)為輸出數(shù)據(jù)跟輸入數(shù)據(jù)差值大于1的情況）認(rèn)為數(shù)據(jù)丟失，并記錄下丟失的次數(shù)和時(shí)間。

首先，測(cè)試一個(gè)MVI56‐ PDPMV1模塊掛載一個(gè)D445控制器的性能，通訊240個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。測(cè)試時(shí)采用四個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，其中最差的一個(gè)模塊測(cè)試結(jié)果記錄如表1所示。

表1 模塊與單個(gè)D445通訊測(cè)試結(jié)果

接著，測(cè)試一個(gè)MVI56‐ PDPMV1模塊與兩個(gè)D445控制器進(jìn)行通訊，兩個(gè)D445都是DP從站，與每個(gè)D445控制器通訊120個(gè)字節(jié)。同樣采用四個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，其中最差的一個(gè)模塊測(cè)試結(jié)果記錄如表2所示。

1.2多個(gè)模塊通訊一致性測(cè)試

系統(tǒng)中掛載多個(gè)第三方通訊模塊，測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信性能是否一致。

系統(tǒng)測(cè)試時(shí)選用了四個(gè)MVI56‐PDPMV1模塊，并且安裝在AB控制器四個(gè)不同的IO子站下，每個(gè)MVI56‐ PDPMV1模塊掛兩個(gè)D445模塊，各通訊50個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。在控制器中編程，同時(shí)向八個(gè)D445模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，記錄返回?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表2 模塊與兩個(gè)D445通訊測(cè)試結(jié)果

表3 八個(gè)D445通訊時(shí)間

2 優(yōu)化處理及其改進(jìn)方法

由以上測(cè)試結(jié)果看出，目前AB控制器雖然實(shí)現(xiàn)了與西門(mén)子變頻器之間的DP通訊，但存在很多問(wèn)題。不僅通訊數(shù)據(jù)慢，而且四個(gè)通訊模塊的通訊時(shí)間不一致，存在很大的時(shí)間差，并且存在通訊數(shù)據(jù)丟失的情況，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的性能。鑒于該情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)多次研究采取了如下措施進(jìn)行了改進(jìn)：

1）優(yōu)化傳動(dòng)控制站Control Net總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能。由于第三方通訊模塊是連接在系統(tǒng)Control Net總線(xiàn)網(wǎng)的遠(yuǎn)程IO上，所以該網(wǎng)絡(luò)的通訊性能直接影響系統(tǒng)與變頻器之間通訊性能。對(duì)Control Net總線(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行了如下改進(jìn)：控制網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間（NUT）改為4 ms；最大計(jì)劃性地址（Max Schedule Address）改為25；最大非計(jì)劃性地址（Max Unschedule Address）改為26；網(wǎng)絡(luò)冗余模式選為A/B；加入的中繼器（1786-RPFM）和中繼設(shè)配器（1786-RPA）數(shù)據(jù)均改為4。

系統(tǒng)I/O配置也進(jìn)行優(yōu)化：對(duì)1734-ACNR模塊的通訊模式由“機(jī)架優(yōu)化”方式改為“none”；所有模擬量模塊所在機(jī)架的1756-CNBR模塊的通訊模式由“機(jī)架優(yōu)化”方式改為“none”；將所有1756-OF8模塊的RPI時(shí)間由12ms調(diào)整為20ms。

2）采用wood head公司的SST模塊替換MVI56‐ PDPMV1模塊。SST模塊與Prosoft模塊功能類(lèi)似，都是將Controlnet協(xié)議轉(zhuǎn)化為Profibus DP協(xié)議。在多次修改參數(shù)并測(cè)試MVI56‐PDPMV1模塊后，通訊結(jié)果仍不太理想，所以最終選擇了wood head公司的SST模塊來(lái)替換MVI56‐ PDPMV1模塊。

3 改進(jìn)后的通訊性能

為了檢測(cè)優(yōu)化后系統(tǒng)通訊性能，利用同一個(gè)通訊程序再次對(duì)系統(tǒng)通訊性能進(jìn)行測(cè)試。

3.1單個(gè)模塊通訊性能測(cè)試

四個(gè)SST模塊分別與一個(gè)D445控制器通信100 個(gè)Word數(shù)據(jù)（每個(gè)西門(mén)子D445控制器輸入輸出均為50個(gè)Word數(shù)據(jù)），測(cè)試連續(xù)100次數(shù)據(jù)的往返時(shí)間進(jìn)行比對(duì)。四個(gè)SST模塊中最差的模塊與D445的100次通訊時(shí)間連續(xù)10次測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示。

3.2通訊一致性

SST模塊與D445控制器通信100個(gè)Word數(shù)據(jù)（每個(gè)D445控制器輸入輸出均為50 個(gè)Word數(shù)據(jù)），用其中一個(gè)字檢測(cè)各個(gè)點(diǎn)返回?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間，并進(jìn)行比對(duì)。四個(gè)點(diǎn)的SST模塊同D445的單次通訊時(shí)間連續(xù)10次測(cè)試結(jié)果，測(cè)試數(shù)據(jù)如表5（時(shí)間單位為ms）所示。

表4 改進(jìn)后通訊時(shí)間測(cè)試

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改進(jìn)并最終測(cè)試后，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊性能的測(cè)試結(jié)果是：四個(gè)遠(yuǎn)程IO機(jī)架上的通訊模塊100次往返通訊時(shí)間是5.1～5.3 s ，并且四個(gè)模塊的平均單次通訊時(shí)間差為0.84～1.84 ms； 八套變頻裝置同時(shí)通訊時(shí)往返通訊時(shí)間為41～62 ms之間，之間最大時(shí)間差為21 ms。由此可見(jiàn)，目前狀態(tài)下系統(tǒng)通訊速度較之前已經(jīng)有很大提高，且沒(méi)有發(fā)生數(shù)據(jù)丟包的現(xiàn)象，系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定性和性能得到了很大提高。

表5 改進(jìn)后通訊一致性測(cè)試

參考文獻(xiàn)：

[1]Prosoft.MVI56_PDPMV1 操作指南,2009.

[2]羅克韋爾自動(dòng)化.Control Logix控制器設(shè)計(jì)指南,2009.

[3]woodhead公司.SST-PB3-CLX User Reference Guide,2012.

Communication Performance of AB Controller with D445

Yang Chuanjiang,Xu Yangfan,Liu Hongbing
(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion,Wuhan 430064,China)

Abstract:When AB controller and SIEMENS drive system are integrated by use of Profibus_DP network,the third party equipment for the communication has to be used.Test results of communication performance are introduced in different third party module and different parameter settings.

Keywords:AB controller; SIEMENS drive system; communication performance

作者簡(jiǎn)介：楊傳將（1984-），男，工程師。研究方向：電氣自動(dòng)化、電氣傳動(dòng)系統(tǒng)。

收稿日期：2015-09-17

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 1003-4862(2016) 02-0035-03

關(guān)鍵字：AB控制器 SIEMENS傳動(dòng)系統(tǒng) 通訊性能