基于EV3000的變頻調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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本文從計(jì)算機(jī)對變頻器進(jìn)行監(jiān)測和控制的角度，以目前應(yīng)用較多的艾默生變頻器為控制對象，介紹變頻器的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)、以及通訊原理和通訊命令。該系統(tǒng)已在實(shí)際項(xiàng)目中經(jīng)現(xiàn)場測試驗(yàn)證。
1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
監(jiān)控系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，上位機(jī)作為主控單元，為了使計(jì)算機(jī)與變頻器之間能夠通信，應(yīng)在兩者之間安裝一個轉(zhuǎn)換接口，這樣計(jì)算機(jī)通過RS232／RS485轉(zhuǎn)換接口連接到EV3000變頻器，通過變頻器驅(qū)動控制變頻電機(jī)，變頻電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)。編碼器把電機(jī)轉(zhuǎn)動信息反饋至變頻器，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)發(fā)送通信命令控制變頻器，變頻器響應(yīng)命令驅(qū)動電機(jī)使轉(zhuǎn)臺動作，編碼器把反饋信息回傳給變頻器，完成控制流程。監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，該系統(tǒng)中上位PC機(jī)選擇研華工控機(jī)，采用EV3000變頻器作為監(jiān)控系統(tǒng)核心控制器件，使用變頻器可加強(qiáng)系統(tǒng)的保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)過壓、過流、欠壓、斷路及短路等保護(hù)功能；實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬，特性曲線好，控制精度高，節(jié)能效果好；變頻電機(jī)采用嘉興巨能電機(jī)廠生產(chǎn)的YVP系列變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)，該電動機(jī)調(diào)速范圍寬、振動小、噪聲低、能與各種SPWM變頻裝置相配套。構(gòu)成交流變頻無級調(diào)速系統(tǒng)。
2 監(jiān)控系統(tǒng)通信方式
為了實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與變頻器之間的通訊，首先要了解它們之間的通信協(xié)議。計(jì)算機(jī)與變頻器之間采用十六進(jìn)制數(shù)，數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)與變頻器之間自動使用ASCII碼傳輸。PC機(jī)后臺為主機(jī)，變頻器為從機(jī)。采用主機(jī)“輪詢”，從機(jī)“應(yīng)答”的通信方式。
數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)為：幀頭、用戶數(shù)據(jù)、幀尾。幀頭：包括起始字節(jié)、從機(jī)地址；幀尾：校驗(yàn)數(shù)據(jù)(異或校驗(yàn))；用戶數(shù)據(jù)：包括參數(shù)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)；參數(shù)數(shù)據(jù)：包括功能碼操作命令，響應(yīng)、功能碼號、功能碼設(shè)定／實(shí)際值，在短幀中沒有參數(shù)數(shù)據(jù)；過程數(shù)據(jù)：包括主機(jī)控制命令／從機(jī)狀態(tài)響應(yīng)、主機(jī)運(yùn)行主設(shè)定／從機(jī)運(yùn)行實(shí)際值。
EV3000可以通過長短幀進(jìn)行通信。短幀用于獨(dú)立傳送自動控制系統(tǒng)所需的控制字和狀態(tài)字；長幀既包括控制字和狀態(tài)字又含有涉及操作控制、觀測、維護(hù)以及診斷等的內(nèi)容(所具有的內(nèi)容受變頻器自身功能的限制)。本文以長幀為例進(jìn)行說明。從計(jì)算機(jī)(控制器)到變頻器的通信發(fā)送幀格式如圖2所示。從變頻器到計(jì)算機(jī)(控制器)的通信接收幀格式如圖3所示。
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