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趙強1 錢曉龍2
東北大學 羅克韋爾自動化實驗室 110004
摘 要 本文分析了DeviceNet網絡特點及其報文結構，通過對peer I/O對等通信原理的研究，提出了一種基于DeviceNet網絡采用變頻調速實現(xiàn)的多臺電機同步控制系統(tǒng)設計方案，并給出了軟硬件實現(xiàn)。
關鍵詞 DeviceNet 變頻器 peer I/O 多電機同步
一、引 言
近年來，交流調速的發(fā)展十分迅速，變頻器調速控制系統(tǒng)已廣泛應用于機械、冶金、化工等各個行業(yè)。作為變頻調速系統(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)在各種大中型自動化生產線則要求由多臺變頻器組成的同步控制、比例控制等復雜的控制系統(tǒng)，并且要相互協(xié)調，形成連續(xù)生產線的調速控制系統(tǒng)。
本文設計了基于DeviceNet網絡的多臺電機分布傳動機制集中監(jiān)測和控制新系統(tǒng)，采用最少的硬件設備和簡單的布線連接實現(xiàn)了多電機的同步、比例控制。與以往通過控制PLC設定運行參數(shù)，通過D/A轉換模塊發(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，增強了抗干擾能力，尤其適合遠距離，多電機控制系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)設計
選用DeviceNet網絡完成電機的集成控制還具有諸多優(yōu)點，如：
①支持設備的熱插拔，可帶電更換網絡節(jié)點，在線修改網絡配置，便于系統(tǒng)的擴充和改造。
②網絡上設備的安裝比傳統(tǒng)的I/O布線更加節(jié)省費用，尤其是設備分布在幾百米范圍內時，更有助于降低安裝成本。
③利用RSNetwork for DeviceNet 可方便的對網上設備進行配置，測試和管理。網上設備以圖形方式顯示工作狀態(tài)，一目了然。
目前，眾多DeviceNet 上變頻器的網絡適配器均支持peer I/O 連接報文的傳送，如20-comm-D（PowerFlex系列變頻器），1203-GU6（1305,1336系列變頻器），1336-GM6內置適配器（1336系列變頻器）。本文所設計的多電機控制系統(tǒng)變頻器主從適配器間即采用peer I/O 報文進行數(shù)據(jù)傳送[1]。
系統(tǒng)實現(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、轉向、點動、比例跟隨等各種控制要求。
系統(tǒng)硬件結構如圖1所示，采用PowerFlex 70 變頻器來控制交流電機動作。PowerFlex 70變頻器帶有5個串行端口，每個端口對應不同的通訊設備。通過DPI端口與連接的20-COMM-D設備網適配器可以把變頻器直接掛在設備網上[2]。PC機通過外接設備網適配器20-COMM-D對DeviceNet網絡進行組態(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行參數(shù)設置，如圖2所示。
三、通信的實現(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A1送出，速度參照值由數(shù)據(jù)鏈結A2送出。即可通過主變頻器的人機界面同時啟動、停止、轉向、點動主從多臺變頻器。通過調節(jié)主從變頻器的速度參照比來調整從變頻器相對與主變頻器的運行速度，使從電機按一定速度比跟隨主電機動作。其速度的可在線調節(jié)性尤其適用于整條線路的電機分別用與主設備不同的速度運行。每臺電機又均可按控制要求獨立調節(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、結束語
本文提出了一種基于DeviceNet網絡采用變頻調速實現(xiàn)的多臺電機同步控制系統(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、轉向、點動、比例跟隨等各種控制要求。
實驗表明，系統(tǒng)運行可靠，跟隨電機根據(jù)工藝要求按設定的比例精確同步跟隨牽引電機速度。系統(tǒng)結構簡單，造價低廉，控制方便。同時，系統(tǒng)具有可擴展性和很大的靈活性，可根據(jù)實際現(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(References):
[1] DeviceNet selection guide. Rockwell Automation company.
[2] PowerFlex DeviceNet Adapter 20-COMM-D User Manual . Rockwell Automation company.
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