有用变频器通讯操纵.docVIP

第一章 变频器通讯控制基础 第一节 问题的提出 传统上，变频器的控制方式主要有三种：一是通过变频器的操作面板控制，即通过操作面板设定不同的给定频率(以及加减速时间等参数)，再通过操作面板上的正/反转按键和停止按键实现电机的启停控制，主要应用于对变频器进行本地操作，且电机转速不频繁变化的场合；二是通过变频器的控制端子控制，即通过对变频器控制端子上逻辑输入口的逻辑组合设置各种预置速度，再通过逻辑输入口的启动/停止端子和预置速度端子的通断状态，实现电机的启停控制和输出频率的改变，主要应用于通过控制系统(PLC或工控机)控制电机按预先设定的几个固定频率运转的场合。三是通过变频器模拟量输入端输入0-10V或4-20mA信号改变给定频率，再通过逻辑输入口的启动/停止端子控制电机的启停，可以通过控制系统实现对电机在设定频率范围(从最低频率到最高频率)内的任意频率控制。实际应用中，第三种方式最为普遍。 另一方面，变频器的操作面板可以根据用户的操作，显示用户所需要全部信息，但这种方式仅适用于本地操作的场合；此外，变频器还同时提供逻辑输出口和模拟量输出口，以便变频器的将预先设定的有关信息送达上位的控制系统，信息受逻辑输出口和模拟量输出口的数量限制，而且无法灵活改变。 因此，传统的变频器控制方式可以简单地理解为是采用信号的并行方式控制的：变频器是通过上位控制系统发来的并行信号控制，变频器的信息也是通过并行信号送达控制系统，显而易见，控制系统和变频器之间通过这种并行方式所交换的信息是非常有限的。此外，在控制系统通过变频器的模拟量输入端进行控制以及通过模拟量输出端采集信息时，存在一个明显的瓶颈，即控制系统和变频器都是数字装置，因此，在信号的传输中，双方都需要通过各自的D/A和A/D模块来发送和接收相应的信息，这无疑增加了系统成本，而且带来了精度和响应时间的问题，同时还存在易受干扰和长距离传输时信号衰减的问题。 从更长远的眼光看，随着计算机技术、网络技术和自动控制技术的迅猛发展，我们的社会已从工业社会转向了信息社会，信息沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备到控制、管理的各个层次，覆盖从工段、车间、工厂到企业乃至世界各地，逐步形成以计算机网络为基础的企业信息系统，用以取代传统的企业运作方式，实现办公自动化和工业自动化的无缝结合的管控一体化全新格局。 在控制领域，建立全开放的工业控制网络，即是信息发展进程的结果，也是现代企业提出的要求。现场总线技术正是为实现这一目标应运而生。 在变频器控制方面，采用基于现场总线技术的变频器通讯控制方式，不仅可以满足现代企业提出的这个要求，而且可以同时解决上述存在的问题，其极大的优越性是传统控制方式所远远无法比拟的。可以断言，随着现场总线技术应用的日益成熟，变频器的通讯控制方式必将是今后发展的主要方向。 第二节 现场总线概述 现场总线的定义 国际电工委员会IEC61158标准对现场总线的定义是： “现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通讯的数据总线。” 具体讲，现场总线是一种全数字式的串行双向通讯系统，用数字通讯取代用模拟信号传输信息的方式，把各个分散的数字化、智能化的测量和控制设备变成网络的节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自动控制任务的网络系统；另一方面，现场总线技术将专用微处理器置入传统的现场设备(指位于现场层的传感器、驱动器、及执行机构等设备)，使现场设备本身即具备基本的控制功能又具备强大的数字通讯能力，实现了远程监控计算机和现场设备之间真正的全分布式系统，简化了系统结构，降低了系统风险，提高了设备利用率。 因此，现场总线是面向工厂底层自动化信息集成的数字化网络技术，基于现场总线技术的自动化系统称为“现场总线控制系统”，简称FCS(Fieldbus Control System)。 现场总线的主要特点 1、数字化信号传输 现场总线系统无论是现场底层的传感器、执行器、控制器之间的信号传输，还是上层工作站及高速网络之间的信息交换，均采用数字信号，实现了高速、双向、多站点之间的通讯。与模拟信号相比，数字化从根本上提高了测量和控制的准确度和精度，减少了传送误差，提高了系统的可靠性。 2、系统集成度高 现场总线系统的接线十分简单，一根双绞线或同轴电缆就可以挂接许多设备，替代传统的一对一I/O连线，设备可以方便地增减，电缆、端子、接线槽、桥架等用量大大减少，接线点造成的不可靠因素大大降低，既节省了系统投资，也减少了系统设计、安装和维护的工作量。 3、信息集成度高 通过现场总线，可从现场设备获取大量丰富的信息，实现现场设备状态、故障、以及参数信息的传送，具有在线故障诊断、报警和记录等功能；除了完成远程监控任务，还可完成设备远程参