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趙強(qiáng)1 錢曉龍2
東北大學(xué) 羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室 110004
摘 要 本文分析了DeviceNet網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及其報(bào)文結(jié)構(gòu)，通過對peer I/O對等通信原理的研究，提出了一種基于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)采用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)的多臺電機(jī)同步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并給出了軟硬件實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞 DeviceNet 變頻器 peer I/O 多電機(jī)同步
一、引 言
近年來，交流調(diào)速的發(fā)展十分迅速，變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工等各個(gè)行業(yè)。作為變頻調(diào)速系統(tǒng)中的控制核心部分的變頻器，最初是以單臺形式工作的，而現(xiàn)在各種大中型自動(dòng)化生產(chǎn)線則要求由多臺變頻器組成的同步控制、比例控制等復(fù)雜的控制系統(tǒng)，并且要相互協(xié)調(diào)，形成連續(xù)生產(chǎn)線的調(diào)速控制系統(tǒng)。
本文設(shè)計(jì)了基于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的多臺電機(jī)分布傳動(dòng)機(jī)制集中監(jiān)測和控制新系統(tǒng)，采用最少的硬件設(shè)備和簡單的布線連接實(shí)現(xiàn)了多電機(jī)的同步、比例控制。與以往通過控制PLC設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，通過D/A轉(zhuǎn)換模塊發(fā)出（0~10VDC或4~20mA）信號控制變頻器的速度指令來完成的同步控制相比，大大降低了系統(tǒng)成本，增大了信號傳輸距離，增強(qiáng)了抗干擾能力，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
選用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)完成電機(jī)的集成控制還具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如：
①支持設(shè)備的熱插拔，可帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在線修改網(wǎng)絡(luò)配置，便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和改造。
②網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備的安裝比傳統(tǒng)的I/O布線更加節(jié)省費(fèi)用，尤其是設(shè)備分布在幾百米范圍內(nèi)時(shí)，更有助于降低安裝成本。
③利用RSNetwork for DeviceNet 可方便的對網(wǎng)上設(shè)備進(jìn)行配置，測試和管理。網(wǎng)上設(shè)備以圖形方式顯示工作狀態(tài)，一目了然。
目前，眾多DeviceNet 上變頻器的網(wǎng)絡(luò)適配器均支持peer I/O 連接報(bào)文的傳送，如20-comm-D（PowerFlex系列變頻器），1203-GU6（1305,1336系列變頻器），1336-GM6內(nèi)置適配器（1336系列變頻器）。本文所設(shè)計(jì)的多電機(jī)控制系統(tǒng)變頻器主從適配器間即采用peer I/O 報(bào)文進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送[1]。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以一臺變頻器做主站通過主從通訊控制其他多臺變頻器的同步起停、轉(zhuǎn)向、點(diǎn)動(dòng)、比例跟隨等各種控制要求。
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用PowerFlex 70 變頻器來控制交流電機(jī)動(dòng)作。PowerFlex 70變頻器帶有5個(gè)串行端口，每個(gè)端口對應(yīng)不同的通訊設(shè)備。通過DPI端口與連接的20-COMM-D設(shè)備網(wǎng)適配器可以把變頻器直接掛在設(shè)備網(wǎng)上[2]。PC機(jī)通過外接設(shè)備網(wǎng)適配器20-COMM-D對DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組態(tài)、軟件編寫及在線監(jiān)控。
主適配器：
從適配器：
采用DriveExplorer軟件對主從多臺變頻器及適配器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如圖2所示。
三、通信的實(shí)現(xiàn)
主從適配器初始化完畢，即可通過對主從變頻器的參數(shù)設(shè)置來完成現(xiàn)場的控制要求。例如將主變頻器的控制邏輯值通過數(shù)據(jù)鏈結(jié)A1送出，速度參照值由數(shù)據(jù)鏈結(jié)A2送出。即可通過主變頻器的人機(jī)界面同時(shí)啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向、點(diǎn)動(dòng)主從多臺變頻器。通過調(diào)節(jié)主從變頻器的速度參照比來調(diào)整從變頻器相對與主變頻器的運(yùn)行速度，使從電機(jī)按一定速度比跟隨主電機(jī)動(dòng)作。其速度的可在線調(diào)節(jié)性尤其適用于整條線路的電機(jī)分別用與主設(shè)備不同的速度運(yùn)行。每臺電機(jī)又均可按控制要求獨(dú)立調(diào)節(jié)其各參數(shù)。同理，可以通過數(shù)據(jù)鏈接B來傳送主變頻器的其他參數(shù)如加減速時(shí)間等，從而更加精確地控制從變頻器的跟隨性能。主從變頻器間的連接及數(shù)據(jù)交換如圖3所示。
四、結(jié)束語
本文提出了一種基于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)采用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)的多臺電機(jī)同步控制系統(tǒng)，完成了以一臺變頻器做主站通過主從通訊控制其他多臺變頻器的同步起停、轉(zhuǎn)向、點(diǎn)動(dòng)、比例跟隨等各種控制要求。
實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，跟隨電機(jī)根據(jù)工藝要求按設(shè)定的比例精確同步跟隨牽引電機(jī)速度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，控制方便。同時(shí)，系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性和很大的靈活性，可根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場選用功率匹配變頻器，組成單主、多主系統(tǒng)，以滿足不同的控制要求。
參考文獻(xiàn)(References):
[1] DeviceNet selection guide. Rockwell Automation company.
[2] PowerFlex DeviceNet Adapter 20-COMM-D User Manual . Rockwell Automation company.
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