AB控制器與D445通訊性能測試研究

楊傳將，徐揚帆，劉紅兵

（武漢船用電力推進裝置研究所，武漢 430064）

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AB控制器與D445通訊性能測試研究

楊傳將，徐揚帆，劉紅兵

（武漢船用電力推進裝置研究所，武漢 430064）

摘 要：AB的控制器與西門子的傳動系統(tǒng)采用Profibus_DP網(wǎng)絡進行系統(tǒng)集成時，必須采用第三方設備進行通信連接，本文講述了在實現(xiàn)系統(tǒng)通信功能的情況下，采用不同的第三方模塊、不同的參數(shù)設置時系統(tǒng)通訊性能測試結(jié)果。

0 引言

系統(tǒng)集成項目中存在各種供應商的各種產(chǎn)品，其中在變頻傳動裝置中西門子的產(chǎn)品占據(jù)了大多數(shù)，在PLC控制器中則存在西門子、施耐德、AB眾多產(chǎn)品，在老項目的升級改造中會碰到AB 的PLC需要跟西門子的變頻傳動裝置進行通信的情況。AB公司的Control Logix系列控制器通訊一般采用Control NET或 以太網(wǎng)進行網(wǎng)絡通訊，西門子傳動系統(tǒng)中一般采用經(jīng)典Profibus-DP網(wǎng)絡通訊，兩套系統(tǒng)分別有各自的通訊協(xié)議，必須采用第三方通訊模塊進行連接。本文測試的系統(tǒng)中的傳動裝置采用D445控制器進行控制，同時負責與AB的控制器進行通訊，第三方通訊模塊采用Prosoft公司生產(chǎn)的MVI56‐ PDPMV1模塊，實現(xiàn)AB控制器與D445控制器之間的Profibus通訊功能。

1 通訊時間測試

傳動控制系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)系統(tǒng)的正常通訊功能，還要保證系統(tǒng)運行的實時性、可靠性。因此為了測試系統(tǒng)通訊性能，分別按以下情況進行了系統(tǒng)通訊測試。

1.1單個模塊通訊性能測試

系統(tǒng)中掛載一個第三方通訊模塊進行通訊，編輯程序測試通訊時間與數(shù)據(jù)丟失情況。

D445中設置程序，實現(xiàn)將MVI56-PDPMV1模塊發(fā)送出去的原數(shù)據(jù)直接傳送回來。假設通訊N個數(shù)據(jù)，控制器中編寫程序，先輸出至MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸出字節(jié)數(shù)值1，待MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸入字節(jié)返回1時，將數(shù)值加1再次輸出至MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸出字節(jié)，直至輸入數(shù)值增加至100，此時D445與MVI56-PDPMV1模塊共實現(xiàn)通訊100次，記錄計時器的總通訊時間。在通訊過程中發(fā)現(xiàn)， MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸入字節(jié)中數(shù)值存在異變?yōu)?，然后又恢復成原通訊數(shù)據(jù)的情況，似乎在等待下一個數(shù)值傳送過來期間原數(shù)據(jù)丟失了一段時間，程序?qū)⒋祟惽闆r（程序中認為輸出數(shù)據(jù)跟輸入數(shù)據(jù)差值大于1的情況）認為數(shù)據(jù)丟失，并記錄下丟失的次數(shù)和時間。

首先，測試一個MVI56‐ PDPMV1模塊掛載一個D445控制器的性能，通訊240個字節(jié)數(shù)據(jù)。測試時采用四個模塊進行測試，其中最差的一個模塊測試結(jié)果記錄如表1所示。

表1 模塊與單個D445通訊測試結(jié)果

接著，測試一個MVI56‐ PDPMV1模塊與兩個D445控制器進行通訊，兩個D445都是DP從站，與每個D445控制器通訊120個字節(jié)。同樣采用四個模塊進行測試，其中最差的一個模塊測試結(jié)果記錄如表2所示。

1.2多個模塊通訊一致性測試

系統(tǒng)中掛載多個第三方通訊模塊，測試系統(tǒng)網(wǎng)絡通信性能是否一致。

系統(tǒng)測試時選用了四個MVI56‐PDPMV1模塊，并且安裝在AB控制器四個不同的IO子站下，每個MVI56‐ PDPMV1模塊掛兩個D445模塊，各通訊50個字節(jié)數(shù)據(jù)。在控制器中編程，同時向八個D445模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，記錄返回數(shù)據(jù)的時間，測試結(jié)果如表3所示。

表2 模塊與兩個D445通訊測試結(jié)果

表3 八個D445通訊時間

2 優(yōu)化處理及其改進方法

由以上測試結(jié)果看出，目前AB控制器雖然實現(xiàn)了與西門子變頻器之間的DP通訊，但存在很多問題。不僅通訊數(shù)據(jù)慢，而且四個通訊模塊的通訊時間不一致，存在很大的時間差，并且存在通訊數(shù)據(jù)丟失的情況，嚴重影響了系統(tǒng)的性能。鑒于該情況，系統(tǒng)設計人員經(jīng)過多次研究采取了如下措施進行了改進：

1）優(yōu)化傳動控制站Control Net總線網(wǎng)絡性能。由于第三方通訊模塊是連接在系統(tǒng)Control Net總線網(wǎng)的遠程IO上，所以該網(wǎng)絡的通訊性能直接影響系統(tǒng)與變頻器之間通訊性能。對Control Net總線網(wǎng)進行了如下改進：控制網(wǎng)的網(wǎng)絡更新時間（NUT）改為4 ms；最大計劃性地址（Max Schedule Address）改為25；最大非計劃性地址（Max Unschedule Address）改為26；網(wǎng)絡冗余模式選為A/B；加入的中繼器（1786-RPFM）和中繼設配器（1786-RPA）數(shù)據(jù)均改為4。

系統(tǒng)I/O配置也進行優(yōu)化：對1734-ACNR模塊的通訊模式由“機架優(yōu)化”方式改為“none”；所有模擬量模塊所在機架的1756-CNBR模塊的通訊模式由“機架優(yōu)化”方式改為“none”；將所有1756-OF8模塊的RPI時間由12ms調(diào)整為20ms。

2）采用wood head公司的SST模塊替換MVI56‐ PDPMV1模塊。SST模塊與Prosoft模塊功能類似，都是將Controlnet協(xié)議轉(zhuǎn)化為Profibus DP協(xié)議。在多次修改參數(shù)并測試MVI56‐PDPMV1模塊后，通訊結(jié)果仍不太理想，所以最終選擇了wood head公司的SST模塊來替換MVI56‐ PDPMV1模塊。

3 改進后的通訊性能

為了檢測優(yōu)化后系統(tǒng)通訊性能，利用同一個通訊程序再次對系統(tǒng)通訊性能進行測試。

3.1單個模塊通訊性能測試

四個SST模塊分別與一個D445控制器通信100 個Word數(shù)據(jù)（每個西門子D445控制器輸入輸出均為50個Word數(shù)據(jù)），測試連續(xù)100次數(shù)據(jù)的往返時間進行比對。四個SST模塊中最差的模塊與D445的100次通訊時間連續(xù)10次測試數(shù)據(jù)如表4所示。

3.2通訊一致性

SST模塊與D445控制器通信100個Word數(shù)據(jù)（每個D445控制器輸入輸出均為50 個Word數(shù)據(jù)），用其中一個字檢測各個點返回數(shù)據(jù)的時間，并進行比對。四個點的SST模塊同D445的單次通訊時間連續(xù)10次測試結(jié)果，測試數(shù)據(jù)如表5（時間單位為ms）所示。

表4 改進后通訊時間測試

4 結(jié)束語

經(jīng)過改進并最終測試后，系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊性能的測試結(jié)果是：四個遠程IO機架上的通訊模塊100次往返通訊時間是5.1～5.3 s ，并且四個模塊的平均單次通訊時間差為0.84～1.84 ms； 八套變頻裝置同時通訊時往返通訊時間為41～62 ms之間，之間最大時間差為21 ms。由此可見，目前狀態(tài)下系統(tǒng)通訊速度較之前已經(jīng)有很大提高，且沒有發(fā)生數(shù)據(jù)丟包的現(xiàn)象，系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定性和性能得到了很大提高。

表5 改進后通訊一致性測試

參考文獻：

[1]Prosoft.MVI56_PDPMV1 操作指南,2009.

[2]羅克韋爾自動化.Control Logix控制器設計指南,2009.

[3]woodhead公司.SST-PB3-CLX User Reference Guide,2012.

Communication Performance of AB Controller with D445

Yang Chuanjiang,Xu Yangfan,Liu Hongbing
(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion,Wuhan 430064,China)

Abstract:When AB controller and SIEMENS drive system are integrated by use of Profibus_DP network,the third party equipment for the communication has to be used.Test results of communication performance are introduced in different third party module and different parameter settings.

Keywords:AB controller; SIEMENS drive system; communication performance

作者簡介：楊傳將（1984-），男，工程師。研究方向：電氣自動化、電氣傳動系統(tǒng)。

收稿日期：2015-09-17

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A 1003-4862(2016) 02-0035-03

關鍵字：AB控制器 SIEMENS傳動系統(tǒng) 通訊性能