企业简介

作为中国自动化领域的权威旗舰网络媒体，控制网创立于1999年7月，是中国举行的第十四届IFAC （International Federation of Automatic Control）大会的中国官方组织机构的唯一指定网站。控制网是中国自动化学会专家咨询工作 委员会（ECC）的秘书处常设之地。是北京自控在线文化传播有限公司开设的网站。

  • 公司类型：其他

联系方式
  • 控制网
  • 地址：北京市海淀区上地十街辉煌国际2号楼1504室
  • 邮编：100085
  • 电话：010-57116291 / 59813326
  • 传真：010-59813329
  • 网址：http://www.kongzhi.net
  • Email：mahongliang@kongzhi.net
  • 联系人：市场部
案例详细
标题基于DeviceNet现场总线技术的变频器调速的实现
技术领域
行业
简介现场总线以其直接通讯到控制网络的末端设备而在控制领域显示出它的魅力，也受到越来越多的人们追捧。而变频器调速系统在工业领域已经得到广泛的应用，因此通过现场总线对变频器调速系统进行控制具有一定的实际意义。 下面以一条实际的产品传送线为例，就OMRON公司的产品讨论一下基于DeviceNet现场总线技术的变频器调速系统的实现
内容
1、传送线的要求
        如图1所示。略去无关要求，只看各工作台的进出用变频器。要求如下：产品从入口进入到1#台入口时，变频器正转，产品进入1#台。检测到减速开关时，变频器低速运转。再检测到停止开关，变频器停止。开始加工，调试完后，变频器反转，检测到返回完后停止。再到2#工作台，以此类推，直到10个工作台全部加工完后，从出口流出。


图1、传送线示意图

2、系统的构成
入图2所示。系统由PLC、变频器、远程I/O和人机界面组成。


图2、系统构成图

        PLC用于整个系统的控制，使用OMRON的CJ1G-CPU45加上DeviceNet主单元CJ1W-DRM21构成DeviceNet现场总线的控制柜（室）设备。变频器适用于系统的各种调速要求，使用OMRON的3G3MV系列变频器加上通讯卡PDR2构成现场总线的现场设备。远程I/O用于系统的其他的控制，也是一种现场设备。人机界面用于整个系统的参数设定、系统信息的显示、故障记录、生产统计等，在这里和我们相关的是变频器速度的设定和监控。
        DRM21作为DeviceNet现场总线的主单元其作用就是分配CPU的资源，建立CPU同远程单元、从单元及其他DeviceNet现场总线设备的通讯映像表并进行实时通讯。OMRON的CJW-DRM21支持最大63个节点，500米传送距离、500Kbps的通讯速度。
        PDR2是OMRON变频器专用的DeviceNet通讯卡，变频器只有插上通讯卡后才能同主单元建立映射关系，接受控制器的命令。
3、系统的设定和配置
        网络系统要正常运行，网络上的设备必须有不同地址。而变频器调速系统也必须设定参数才能投入运行。所以，系统接线完毕后，首先对网络上所有的硬件进行设定。在这里包括DRM21的节点、波特率，变频器的参数、节点。再就是通过配置软件对系统进行配置，在此主要是I/O的分配。
3.1 波特率的设定
       通过DMR21上的DIP开关设定整个网络的通讯速度。DIP开关的定义及在此的设定如表1（本例波特率去250Kbps）。

PIN
功能
设置
本例设定
1
波特率
根据1、2的位置可设定为125、250、500Kbps
ON
2
OFF
3
通讯错时，通讯
继续/停止选择
OFF：继续
ON： 停止
OFF
4
通讯错时，输出
保持/清除选择
OFF：清除
ON： 保持
OFF

 
3.2节点的设定
        通过DMR2和每个PDR2上的两个旋转的开关设定整个网络的节点地址，设定范围是0-63，整个网络内所有的节点号不能重复。本例设定好的网络如图3所示。


图3、本例的网络布置

3.3变频器参数的设定
        3G3MV有近180个参数，其中同DeviceNet总线控制相关的参数只有n003、n004两个。n003选择运转指令，本例设定为3。n004选择频率设定源，本例设定为9。另外为了显示速度直观，本例让变频器直接显示rpm转速，涉及参数n035设定为4。
3.4系统的配置
        DeviceNet系统配置的目的就是按照从设备的要求格式分配CPU的资源，并建立起主、从设备的映射关系。PDR2支持4种格式的远程I/O，在此由于使用变频器的多功能输入端子连接外部的减速、停止、返回完、调试完开关，因此只能选择 “CONTROL I/O REMOTE I/O+MULTI-FUNCTION INPUT MONITOR”。这种格式的特别之处，在于可以从主机侧监视变频器多功能输入端子S1―S7的状态，并用于控制。本例中的减速、停止、调试完、返回完开关就分别接在变频器的S1、S2、S3、S4端子上。
        表2、3分别对应于不同的工作站在主机侧的输入、输出。对于某台确定的工作站,其M、N一旦确定，则9个通道的功能全部定下来了。而且这9个通道不能再作为其他的寄存器使用。

PLC输入通道
本例未用
Bit7
本例未用
Bit2
Bit1
Bit0
M    CH
 
异常
 
反转中
停止中
正转中
M+1  CH
输出频率监视
M+2  CH
转矩监视
M+3  CH
输出电流监视
M+4  CH
未用
未用
S7
S6
S5
S4
S3
S2
S1

表2、变频器对PLC的输入
 

PLC输出通道
本例未用
Bit9
本例未用
Bit1
Bit0
N     CH
 
异常复位
 
反转/停
正转/停
N+1   CH
输出频率
N+2   CH
未用
N+3   CH
未用

表3、PLC对变频器的输出
        本例定义1#站的M为3300，N为3200。则位3200.00置为ON时,变频器以3201CH输出的二进制数据正转,OFF时停止;3200.01置为ON时,变频器以3201CH输出的二进制数据反转, 3200.01OFF时停止。变频器正转时，输入位3300.00 置ON，其速度可以通过3301CH输入的二进制数据读出；变频器异常时，输入位3300.07置 ON。减速开关检测到时，输入位3304.00置 ON；停止开关检测到时，输入位3304.01置 ON；调整完开关按下时，输入位3304.02置 ON；返回完开关检测到时，输入位3304.03置 ON。
        配置一旦定义好后，用连接电缆连接CPU单元和电脑，通过专用的软件按照上面的定义编辑PDR2单元和DRM2主单元的属性，并下传到网络中。到此网络的软硬件设置全部完成。
4、程序的实现
        网络一旦配置完成，对变频器调速系统的控制就变得比较简单，基本上就是对分配好的I/O的控制。图4给出了1#站的程序。其中DM10、DM12是HMI直接写入的正常速度和正转低速，DM15是HMI上显示的变频器转速的监视。位500.00是进入1#站的条件，位10.00是内部的正转，10.01是低速正转，20.00是反转。


图4、1#站变频器控制程序
       首先将HMI输入的十进制数变为二进制以备传给变频器，同时将变频器监视的转速变为十进制供HMI显示。再在符合条件时输出正、反转和两种速度。
5、结语
        采用DeivceNet现场总线可以大量节省现场接线，系统一旦做成，调试非常方便。可以实现对变频器调速系统的各种控制，满足远程操作变频器的需要。