基于以太網(wǎng)的VVVF參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng)

1、基于以太網(wǎng)的VVVF參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng)    1  引言    隨著工業(yè)自動(dòng)化以及電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，vvvf的使用越來(lái)越廣泛，而計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得遠(yuǎn)程控制變得簡(jiǎn)單可行。而現(xiàn)有的介紹如何利用軟件在線對(duì)vvvf調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的文章不多，本文就是要介紹使用rockwell公司的rsview32軟件對(duì)allen-bradley 公司1305變頻調(diào)速器參數(shù)進(jìn)行在線讀寫控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流異步電機(jī)的控制。 2  相關(guān)硬件2.1 以太網(wǎng)簡(jiǎn)介    以

2、太網(wǎng)系統(tǒng)最早是由施樂(lè)(xerox)公司創(chuàng)建的，現(xiàn)在使用的以態(tài)網(wǎng)(ethernet)采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和ieee802.3標(biāo)準(zhǔn)的csma/cd(載波偵聽(tīng)多點(diǎn)存取/沖突檢測(cè))協(xié)議。以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場(chǎng)總線相比，它具有成本低廉，通信速率高(目前比較普遍的以太網(wǎng)通信速率為10m)，開(kāi)放性好，協(xié)議簡(jiǎn)單且可植性強(qiáng)以及可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮葍?yōu)點(diǎn)。因此可以預(yù)見(jiàn)的是，不斷完善的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)一旦解決原有的以太網(wǎng)通信實(shí)時(shí)性、缺合適的工業(yè)控制應(yīng)用層規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)安全威脅等技術(shù)難題，以太網(wǎng)將全面應(yīng)用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。2.2 設(shè)備網(wǎng)簡(jiǎn)介    在設(shè)備層采用的設(shè)備網(wǎng)(devic

3、enet)網(wǎng)絡(luò)是一種低層網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備網(wǎng)(devicenet)網(wǎng)絡(luò)是90年代中期發(fā)展起來(lái)的一種基于can技術(shù)的開(kāi)放型符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)。它通過(guò)一根電纜將諸如可編程序控制器、傳感器、him、變頻器等現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備連接起來(lái)，是一種分布式控制系統(tǒng)。設(shè)備網(wǎng)與一般的通信總線相比具有突出的高可靠性實(shí)時(shí)性和靈活性。其主要特點(diǎn)可以概括如下: (1)采用基于can的多主方式工作; (2)采用非破壞性總線逐位仲裁技術(shù);(3)設(shè)備網(wǎng)上可以容納多達(dá)64個(gè)節(jié)點(diǎn)地址;(4)采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸;(5)通信介質(zhì)為獨(dú)立雙絞線;(6)支持設(shè)備的熱插拔。2.3 1203通訊模塊  &#

4、160; 1203的前面板上具有scanport 和devicenet通訊接口、scanport 和devicenet 狀態(tài)指示燈。scanport 通訊接口和1305連接，由devicenet 網(wǎng)絡(luò)提供24vdc電源。scanport是一種設(shè)備通信接口，是allen-bradley公司開(kāi)發(fā)的一種can(control area network)接口標(biāo)準(zhǔn)，可以為網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供直接的、數(shù)字的通信鏈路，可將具有scanport接口的所有設(shè)備連接到設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。利用scanport接口，通過(guò)定義/映象表、輸入/輸出映象表，既可以向與其相連的拖動(dòng)設(shè)備發(fā)送命令，控制設(shè)備運(yùn)行;又可以從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，

5、監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)。不同的設(shè)備，對(duì)邏輯命令、邏輯狀態(tài)等信號(hào)的位(或字)會(huì)有不同的含義。1203底板有sw1、sw2兩個(gè)dip開(kāi)關(guān)，其定義如下:1-1=on，表示選通數(shù)據(jù)鏈路，1-21-4=on，分別表示選通數(shù)據(jù)鏈路;2-12-6可以選擇063的節(jié)點(diǎn)地址;2-7和2-8可用來(lái)選擇數(shù)據(jù)傳輸速度，可有125、250和500三種選擇。2-7=on、2-8=on時(shí)，通信模塊的節(jié)點(diǎn)地址和數(shù)據(jù)速度是由設(shè)備網(wǎng)的內(nèi)部程序設(shè)定，用設(shè)備網(wǎng)管理軟件調(diào)整相應(yīng)參數(shù)的數(shù)值，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)地址和數(shù)據(jù)傳輸速度的程序設(shè)定。 3  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)組成    系統(tǒng)如圖1采用以太網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)的通訊體系,以

6、太網(wǎng)作為信息管理子層，用于上位機(jī)傳送調(diào)度指令和信息，可以實(shí)現(xiàn)比較長(zhǎng)的空間跨距傳輸數(shù)據(jù);設(shè)備網(wǎng)通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，將底層的設(shè)備直接和車間級(jí)控制器相連，而無(wú)需通過(guò)硬線將它們與i/o模塊連接。 圖1    系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，這種多支線的網(wǎng)絡(luò)允許用戶用一根電纜去連接500m以內(nèi)的設(shè)備并遠(yuǎn)至各個(gè)工藝控制單元的用戶可編程序控制器。因此，本文介紹的網(wǎng)絡(luò)體系也具有實(shí)際的參考價(jià)值。    (1) 設(shè)備層 在這一層上，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備直接與現(xiàn)場(chǎng)各類裝置(如傳感器、驅(qū)動(dòng)器等)相連，對(duì)所連裝置實(shí)施監(jiān)測(cè)、控制，同時(shí)與上層相連，接收管理信息，并向上傳送

7、裝置的特性數(shù)據(jù)和采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。    (2) 信息層 這一層根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，協(xié)調(diào)各下層單元的參數(shù)設(shè)定，是生產(chǎn)的總協(xié)調(diào)員和控制器。其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大而實(shí)時(shí)性要求不高。它的開(kāi)放性協(xié)議使各種主計(jì)算機(jī)和不同廠商的plc可以互聯(lián)，在必要時(shí)也可以進(jìn)行一些控制和協(xié)調(diào)。這一層采用符合公共標(biāo)準(zhǔn)的tcp/ip協(xié)議的以太網(wǎng)。 4  通訊組態(tài)和軟件開(kāi)發(fā)    項(xiàng)目利用rockwell公司開(kāi)發(fā)的軟件rslinx實(shí)現(xiàn)pc機(jī)與網(wǎng)上各設(shè)備建立通信的軟件。它的作用相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的通信與數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，利用rslogix500用于編寫梯形圖程序下載到slc5/05

8、中。利用rsnetworx軟件進(jìn)行scanport i/o映象配置以及所需控制參數(shù)的選擇(注:需要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與設(shè)備網(wǎng)上設(shè)備直接通訊的devicenet通道下載或直接利用變頻器的him手動(dòng)設(shè)置)。項(xiàng)目使用rsvew32軟件進(jìn)行基于win32標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口界面的開(kāi)發(fā)。它還提供了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)采集功能于一體。4.1 以太網(wǎng)組態(tài)    主要是進(jìn)行rslogix 500編程:    首先得通過(guò)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(wǎng)

9、絡(luò)名、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議tcp/ip、通信設(shè)備類型以及帶寬地址。然后，讓rslinx自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如能正確識(shí)別各節(jié)點(diǎn)就完成了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建立。4.2 選擇參數(shù)控制    allen-bradley公司生產(chǎn)的1305變頻調(diào)速器共有13組149個(gè)參數(shù)， 以一臺(tái)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中的字為頻率基準(zhǔn)值;o:1.3-o:1.10為輸出數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)。    (2) 輸入映像表中i:1.1對(duì)應(yīng)變頻器的邏輯狀態(tài)字;i:1.2中的字為頻率反饋值;i:

10、1.3-i:1.10中的數(shù)據(jù)為輸人數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)。具有datalinks方式的模塊和設(shè)備共有4個(gè)數(shù)據(jù)鏈a、b、c、d，每個(gè)數(shù)據(jù)鏈在h工處理器的輸入和輸出映射表中占用2個(gè)字。如a數(shù)據(jù)鏈占用字3和字4，通過(guò)通信模塊的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)選通截止某個(gè)數(shù)據(jù)鏈。slc處理器每次掃描程序，可對(duì)變頻器讀或?qū)?-8個(gè)字的數(shù)據(jù)信息;由于通信模塊不斷地自動(dòng)刷新參數(shù)值，故它的讀寫速度比報(bào)文方式要快，更適合于實(shí)時(shí)監(jiān)視和修改參數(shù)。對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，如要傳送某個(gè)多數(shù)，必須在變頻器中對(duì)各數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行組態(tài)以決定數(shù)據(jù)鏈指向哪個(gè)參數(shù)。例如通過(guò)datalink a改變變頻器的7號(hào)參數(shù)，可沒(méi)定data in ai為7。即指針指向7號(hào)參數(shù)，則slc輸出

11、映像表中的o:1.3中的字將送人7號(hào)參數(shù)。    (3) 值得注意的:要點(diǎn)    按附表，對(duì)應(yīng)1305適配器i/0組的參數(shù)111-118為輸出參數(shù)選擇，119-126為輸入?yún)?shù)選擇。因此，也只能控制有限的16個(gè)參數(shù)(寫&讀)，經(jīng)過(guò)嘗試和研究，認(rèn)為通過(guò)類似c語(yǔ)言的間接尋址方式可以動(dòng)態(tài)的對(duì)所選的參數(shù)號(hào)進(jìn)行更改。即在data out a1的參數(shù)設(shè)為120即指向data out a2，這樣如果改變data out a1的數(shù)值就可以動(dòng)態(tài)設(shè)定data out a2端口對(duì)應(yīng)的參數(shù)號(hào)，此時(shí)就可以通過(guò)輸入data out a2的數(shù)值來(lái)達(dá)到改變參

12、數(shù)數(shù)值的目的，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的改變多個(gè)參數(shù)。i/o地址映射表見(jiàn)附表。    4.3 程序編寫    利用羅克韋爾(rockwell)公司的rslogix500程序?qū)lc5/05進(jìn)行梯形圖編程，程序主要實(shí)現(xiàn)的是變頻器頻率設(shè)定、起停控制以及參數(shù)尋址空間分配的功能。啟動(dòng)控制的數(shù)值由邏輯控制字決定，頻率輸入基準(zhǔn)值與實(shí)際頻率成比例k。經(jīng)過(guò)八個(gè)多月的營(yíng)運(yùn)試驗(yàn)，該船共完成了 17個(gè)航次，運(yùn)載了2310.653噸液化氣,完成周轉(zhuǎn)量626915.605噸公里。營(yíng)運(yùn)驗(yàn)證了該船的安全性，操縱性和適航性能，情況良好。經(jīng)過(guò)八個(gè)多月的實(shí)踐驗(yàn)證，無(wú)論重載

13、和空載，無(wú)論航行在長(zhǎng)江和內(nèi)河，無(wú)論洪水和枯水。無(wú)論是全速回轉(zhuǎn)，還是在風(fēng)浪中都顯示出該船具有良好的穩(wěn)性，無(wú)任何事故苗頭出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)八個(gè)多月的實(shí)踐驗(yàn)證，該船的消防系統(tǒng)，安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)狀態(tài)良好，技術(shù)可靠，故障率低，安全運(yùn)行。在8個(gè)多月的營(yíng)運(yùn)期中，280M3液化氣船大致經(jīng)歷了市場(chǎng)變化的三個(gè)時(shí)期，從投入營(yíng)運(yùn)到春節(jié)前，由于液化氣銷售價(jià)格一路下滑，各商家都實(shí)施零庫(kù)存戰(zhàn)略，不愿進(jìn)貨，因此，影響船舶的正常運(yùn)輸，春節(jié)后，液化氣銷售價(jià)格開(kāi)始波浪型回升，各商家開(kāi)始 進(jìn)貨。船舶開(kāi)始了階段性運(yùn)行，四月底后，液化氣銷售價(jià)格趨于平穩(wěn)，各商家開(kāi)始采購(gòu)，船舶進(jìn)入正常運(yùn)輸狀態(tài)。因此，該船的總體經(jīng)濟(jì)效益也由虧損到持平，最后進(jìn)入

14、盈利階段。但從單個(gè)航次來(lái)核算，航次序營(yíng)運(yùn)是盈利的。經(jīng)實(shí)船營(yíng)運(yùn)驗(yàn)證，該船舶營(yíng)運(yùn)成本為每噸公里0.25元，而目前營(yíng)運(yùn)價(jià)在每噸公里0.3元。每噸公里利潤(rùn)僅有0.05元，利潤(rùn)率為16.6，投資回收期達(dá)6年。由此可見(jiàn)，目前運(yùn)價(jià)偏低，據(jù)船東協(xié)會(huì)液委會(huì)自律價(jià)格的要求，該類船價(jià)格應(yīng)回歸在每噸公里0.4元左右，這樣利潤(rùn)率可提到37.5，投資回收期了可縮短在4年之內(nèi)。五、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)8個(gè)多月的營(yíng)運(yùn)，也發(fā)現(xiàn)該船還存在不足之處，由于280M3液化氣專用船當(dāng)初從安全和簡(jiǎn)化出發(fā)來(lái)未考慮自卸系統(tǒng)，后因需要增加，這對(duì)該船的電力要求增大，原船設(shè)有24KW發(fā)電機(jī)組一套，電力使用有富余，但自卸系統(tǒng)增加后，所有設(shè)備不能同時(shí)開(kāi)啟，由于機(jī)

15、艙布置受到限制，電力擴(kuò)容困難，所以在自卸設(shè)備選型匹配中沒(méi)有很好的優(yōu)化，導(dǎo)致自卸時(shí)間較長(zhǎng)。由于增加了自卸系統(tǒng)，罐頂工作平臺(tái)增大，也導(dǎo)致重量重心高度提高使得傾斜試驗(yàn)結(jié)果比原設(shè)計(jì)增加了2.2在八個(gè)多月的營(yíng)運(yùn)期間，280M3液化氣專用船經(jīng)歷了市場(chǎng)變化的幾個(gè)階段，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，建議改變單一運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)模式，把水上液化氣運(yùn)輸做成一體化，即購(gòu)、運(yùn)、銷一條龍服務(wù)。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，形成一體化經(jīng)濟(jì)效益可實(shí)現(xiàn)翻一翻，將大大縮短投資回收期。通過(guò)營(yíng)運(yùn)試驗(yàn)，也顯示出，在三種運(yùn)輸方式中（鐵路、公路、水運(yùn)），水上液化氣運(yùn)輸占有較大的優(yōu)勢(shì)，首先是運(yùn)價(jià)低，其次是運(yùn)輸安全性能好，第三是運(yùn)量較大。到目前為止，在贛江內(nèi)河，只有吉安庫(kù)投入使用，南昌庫(kù)