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案例详细
标题VACON变频器在DeviceNet网络中的应用
技术领域
行业电梯
简介
内容     1 前言

    变频器被广泛应用于工业控制现场的交流传动技术之中。通常变频器控制由操作面板来完成，也可以通过外部i/o控制信号来实现。随着网络技术的发展以及现场对生产的自动化程度更高要求，变频器与变频器、变频器与控制器之间更趋于通过现场实时总线通信的方式以实现数据的快速、准确交互。

    本文针对鞍钢齐矿集团精选矿生产线进行设备升级改造，采用devicenet总线实现两代vacon变频器之间及变频器和控制器之间数据通信及控制。

    2 devicenet总线

    devicenet是美国rockwell开发的、基于canbus技术的一种现场总线，用于实现低成本、高性能的设备层的网络互联；devicenet处于设备层，可以通过网络层和信息层与互联网相联。

    devicenet是用于现场设备（传动装置、开关、i/o和人机界面等）与plc之间的通信网络，传输速率为125～500kbit/s，传输距离最大为500m，最大节点数为63个。它通过scanport接口能与支持devicenet的各种传动系统联网，实现集中控制和参数在线优化，可以满足传动系统对电动机快速响应的要求。

    3 方案设计与调试

    目前该生产线主要采取机旁操作，由巡检人员定时查看变频器的各项数据，并将变频器的状态通过人工传递给主控室。
该生产线存在以下缺点：

    （1） 不能满足集中监控信息的实时传输要求：数据传输手段和通信手段传输速率慢、运行成本高。

    （2） 两代产品不能统一控制，现场需要操作人员过多。

    3.1 方案设计

    根据现场情况，采用以rockwell slc500 plc作为上位机并加装设备网扫描模块，实现统一控制，并采用rockwell工控机进行监控和管理，工控机与plc之间采用ethernet通信；对4台vacon nx变频器和2台vacon cx变频器选用各自的devicenet适配器；变频器的所有控制和反馈均通过devicenet网的控制字与状态字来实现；变频器与plc及工控机之间采用标准圆形五芯屏蔽通讯电缆连接，系统结构如附图所示。



附图 系统结构图

    整个改造系统所需设备清单参看表1。

    cx212opt和60vb00281是vacon变频器专用的devicenet选件卡，分别适用于cx和nx两代产品；两种选件卡接线方式和接线端子完全相同，接线端子的内容可参看表2。


    1747-sdn设备网扫描模块是slc处理器和变频器进行数据传送的主要部件。它相当于一个存储器，存储devicenet上的变频器信息，并供plc进行读写操作。它不断的对devicenet上所连的变频器进行扫描，并且用新的扫描结果更新devicenet上的设备映象到处理器内存中输入部分地址以便于处理器进行数据处理，同时，把处理器处理结果的数据转送到devicenet网络中的变频器。

    3.2 通信结构与方式

    devicenet支持主从、多主和对等通信结构，不同的通信结构将决定适配器与谁进行通信。在该项目中，采用主从结构，plc通过scanner与变频器交换数据。在通信方式上采用查询方式，i/o报文直接依次发送到各个变频器上（点对点）。

    由于设备分布比较分散，某些变频器之间相距较远。因此所有devicenet网络的传输速率都设定为125k/bps， 以确保通讯可靠。

    3.3变频器组态设计

    devicenet的上位机管理软件是rs network for devicenet，利用它可以组态设备网并进行项目管理和网络故障诊断等；针对变频器需要设置相应的地址和通信内容来配合上位机实现整个网络的软件组态。

    由于涉及到vacon两代产品，cx和nx的组态方法是不同的:

    （1） nx组态：nx组态比较简单，可以在变频器g7和p2.9参数菜单中设置相关参数就可以，参数可参看表3。

    报文中具体通信内容在参数p2.9中设置，只需将所需要通讯内容的id地址填入就行（具体参看vacon 用户手册和vacon devicenet选件板手册）。

    需要注意到上位机是以8个字节为单位进行读取的，所以需要在组态时对第四个字进行补充；另外向上位机传送的第二个字必须是状态字，变频器总线输出内容可参看表4，上位机总线输出内容与变频器总线输入值（p2.9.11—p2.9.18）对应即可。

    （2） cx组态：cx组态分配地址需要通过上位机进行分配，参数内容与通信数据格式与nx一致。

    其中要注意到每个变频器必须拥有一个单独的mac id（g7.4.1.1）；所有变频器均采用相同的i/o报文格式；在参数值更改前，变频器必须处于停机模式并且通信电源是接通的。

    4 结束语

    总体设计能满足使用厂家的需求，经过实际使用，整套系统运行良好、画面直观，数据通信及显示正常，能满足控制的各项要求，用户比较满意。利用devicenet实现vacon变频器集成控制，是vacon变频器升级的一种理想方案。

    参考文献

    [1] vacon nx变频器. all in one”应用手册. vacon出版,2002

    [2] vacon nx变频器 devicenet应用手册. vacon出版,2002