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基于艾默生EV3000變頻調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

作者: 時間:2013-11-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
隨著計算機技術(shù),電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻器在工業(yè)中具有提高工藝質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要作用。變頻器是艾默生公司生產(chǎn)的高品質(zhì)、多功能、低噪音的矢量控制通用變頻器。通過對電機磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制,實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準確控制,能以高控制精度進行寬范圍的調(diào)速運行。電動機與變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)與其他調(diào)速方式相比,最主要的特點是具有高效率的驅(qū)動性能,良好的控制特性,節(jié)能效果明顯、調(diào)速性能好、調(diào)速比寬、快速響應(yīng)性優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣、性價比高等優(yōu)點,是目前交流調(diào)速方案中最先進的系統(tǒng)之一。

  本文從計算機對變頻器進行監(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,介紹變頻器的計算機的硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計、以及通訊原理和通訊命令。該系統(tǒng)已在實際項目中經(jīng)現(xiàn)場測試驗證。

  1 硬件結(jié)構(gòu)

  硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中,上位機作為主控單元,為了使計算機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,這樣計算機通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換接口連接到變頻器,通過變頻器驅(qū)動控制變頻電機,變頻電機驅(qū)動轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)。編碼器把電機轉(zhuǎn)動信息反饋至變頻器,從而實現(xiàn)上位機發(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)實際工作環(huán)境,該系統(tǒng)中上位PC機選擇研華工控機,采用變頻器作為監(jiān)控系統(tǒng)核心控制器件,使用變頻器可加強系統(tǒng)的保護功能,實現(xiàn)過壓、過流、欠壓、斷路及短路等保護功能;實現(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;變頻電機采用嘉興巨能電機廠生產(chǎn)的YVP系列三相異步電動機,該電動機調(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

  為了實現(xiàn)PC機與變頻器之間的通訊,首先要了解它們之間的通信協(xié)議。計算機與變頻器之間采用十六進制數(shù),數(shù)據(jù)在計算機與變頻器之間自動使用ASCII碼傳輸。PC機后臺為主機,變頻器為從機。采用主機“輪詢”,從機“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)、從機地址;幀尾:校驗數(shù)據(jù)(異或校驗);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):包括主機控制命令/從機狀態(tài)響應(yīng)、主機運行主設(shè)定/從機運行實際值。

  EV3000可以通過長短幀進行通信。短幀用于獨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)。本文以長幀為例進行說明。從計算機(控制器)到變頻器的通信發(fā)送幀格式如圖2所示。從變頻器到計算機(控制器)的通信接收幀格式如圖3所示。


  EV3000的參數(shù)定標說明如下:

  1)頻率的定標為1:100。欲使變頻器以50 Hz運轉(zhuǎn),則主設(shè)定應(yīng)為1388H(5 000)。

  2)時間的定標為1:10。欲使變頻器加速時間為30 s,則功能碼設(shè)定應(yīng)為012CH(300)。

  3)電流的定標為1:10。若變頻器反饋電流為012CH,則該變頻器當(dāng)前電流為30 A。


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