基于Device-Net的ACS800變頻器應(yīng)用

謝小春，虞勝兵

（江西銅業(yè)貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335400）

基于Device-Net的ACS800變頻器應(yīng)用

謝小春，虞勝兵

（江西銅業(yè)貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335400）

以單個ACS800變頻器為例，從硬件配置、軟件配置、ACS800變頻器參數(shù)設(shè)置、Device-Net網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、1756-DNB模塊的應(yīng)用、PLC程序的編寫共六方面入手，全面地論述了ACS800變頻器通過RDNA-01設(shè)備網(wǎng)適配器和1756-DNB設(shè)備網(wǎng)模塊通訊的配置方法，實現(xiàn)了RSLogix5550 PLC通過Device Net網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控ACS800變頻器之目的。

Device-Net網(wǎng)絡(luò)；ACS800變頻器；RDNA-01；1756-DNB；RSLogix5550 PLC；ACS800 Drive

Device-Net是一種基于CAN（Controller are Network）總線技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)，可靠性好、實時性強、靈活性高。與一般通信總線相比技術(shù)更先進(jìn)，性能更卓越。因采用串行通信鏈接，可減少昂貴的硬接線，具有高效、簡單、廉價的特點，尤其適用于最底層的現(xiàn)場總線通訊。Device-Net所提供的直接互連性改善了設(shè)備間的通信，提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級診斷功能，而通過硬接線I/O接口則很難實現(xiàn)。Device-Net可為工業(yè)設(shè)備提供實時控制、系統(tǒng)組態(tài)和數(shù)據(jù)采集能力。Device-Net網(wǎng)絡(luò)是靈活、開放的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠連接來自多個不同廠商的設(shè)備。

變頻器因其卓越的調(diào)速節(jié)能性能在傳動控制中廣泛使用，現(xiàn)場端子I/O控制方式應(yīng)用簡單方便，但其未能對變頻器運行狀態(tài)變量的持續(xù)監(jiān)控，和長距離控制昂貴的硬接線，隨著自動控制的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)總線通訊控制逐漸成為首選方式。

ACS800變頻器有豐富的可選網(wǎng)絡(luò)通訊接口模塊，包括Device-Net網(wǎng)絡(luò)、PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)等。以下就單個ACS800變頻器用RDNA-01適配器通過Device-Net網(wǎng)絡(luò)和RSLogix5550 PLC通訊，實現(xiàn)傳動控制進(jìn)行探討。

1 基于Device-Net的ACS800變頻器通訊的軟、硬件配置

1.1 Device-Net網(wǎng)絡(luò)通訊的硬件配置

以 Rockwll RSLogix5550 PLC的 1756-DNB設(shè)備網(wǎng)通訊模塊為Device-Net的網(wǎng)絡(luò)主站。1756-DNB掃描器接口模塊為設(shè)備網(wǎng)的“主”，設(shè)備網(wǎng)上的設(shè)備作為“從”映射到“主”中。1756-DNB模塊作為Device-Net網(wǎng)絡(luò)掃描器，節(jié)點為60，完成設(shè)備網(wǎng)從站的組態(tài)、PLC和Device-Net網(wǎng)絡(luò)適配器的數(shù)據(jù)映射、傳輸。ACS800變頻器選用RDNA-01Device-Net適配器模塊，通過Device-Net和RSLogix5000 PLC通訊實現(xiàn)傳動控制。圖1為單個ACS800變頻器在Device-Net網(wǎng)絡(luò)的硬件配置圖。

1.2 Device-Net網(wǎng)絡(luò)通信的軟件配置

依據(jù)硬件配置的要求，需配置的軟件有通訊軟件RSLinx Classic、PLC編 程 軟 件RSLogix5000、Device-Net以及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件RSNetWorx for Device-Net。

圖1 網(wǎng)絡(luò)通訊的硬件配置圖

2 ACS800變頻器參數(shù)設(shè)置和Device-Net網(wǎng)絡(luò)適配器RDNA-01的組態(tài)

ACS800變頻器通過Device-Net和PLC的總線控制實質(zhì)是通過RDNA-01適配器組態(tài)ACS800變頻器的控制字和狀態(tài)字，通過PLC程序置位變頻器控制字，上傳變頻器的狀態(tài)字來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳動控制和狀態(tài)監(jiān)視功能。RDNA-01 Device-Net適配器模塊是一種用于ABB傳動的可選模塊，可使傳動連到一個Device-Net系統(tǒng)上，在這傳動被當(dāng)作Device-Net網(wǎng)的一個從機站點。通過RDNA-01設(shè)備網(wǎng)適配器模塊可實現(xiàn)的功能有：發(fā)送控制命令給傳動(起動，停車，運行允許等)；發(fā)送電機速度或轉(zhuǎn)矩給定給傳動；發(fā)送一個過程實際值或一個過程給定給傳動的PID控制器；由傳動讀取狀態(tài)信息和實際值；讀寫參數(shù)值；將傳動的故障復(fù)位。

ACS800變頻器調(diào)試方法和用現(xiàn)場I/O控制調(diào)試相同。其中選用Device-Net網(wǎng)絡(luò)通訊首先要將98.2COMM.MODULE參數(shù)設(shè)置為FILELDBUS。網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)51組才能被用戶訪問設(shè)置。然后按控制要求根據(jù)ACS800變頻器固件手冊5.6.12現(xiàn)場總線通訊（71）的內(nèi)容，設(shè)置51組總線通訊參數(shù)值如表1。

3 1756-DNB模塊為Device-Net主站的網(wǎng)絡(luò)配置及Device-Net網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

3.1 1756-DNB模塊組態(tài)

1756-DNB模塊的功能：1756-DNB模塊充當(dāng)Device-Net設(shè)備與RSLogix5550控制器之間的接口。1756-DNB模塊通過網(wǎng)絡(luò)與Device-Net設(shè)備通訊實現(xiàn)的功能有：從設(shè)備讀入輸入數(shù)據(jù)；將輸出數(shù)據(jù)寫給設(shè)備；下載組態(tài)數(shù)據(jù)；監(jiān)視失敗運行狀態(tài)。1756-DNB模塊以輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和診斷列表等形式與RSLogix5550控制器進(jìn)行通訊，需交換的信息包括設(shè)備的I/O數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息、組態(tài)數(shù)據(jù)。

表1 51組總線通訊參數(shù)值一覽表

1756-DNB模塊在PLC系統(tǒng)的組態(tài)：1756-DNB模塊組態(tài)信息，如圖2所示。

1756-DNB模塊在PLC控制系統(tǒng)的第2槽，Device-Net節(jié)點號為60。輸入存儲區(qū)124個字，輸出存儲區(qū)123個字，狀態(tài)存儲區(qū)32個字。

3.2 Device-Net網(wǎng)絡(luò)配置

用 RSNetWorx for Device-Net軟 件 配 置Device-Net網(wǎng)絡(luò)，Device-Net配置如圖3。

ACS800變頻器RDNA-01適配器從站在Device-Net網(wǎng)絡(luò)的從站號為1，1756-DNB主站的站點號為60。

圖2 1756-DNB模塊組態(tài)信息

3.3 ACS800變頻器總線控制字在1756-DNB模塊存儲區(qū)域地址映射

ACS800變頻器網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)設(shè)置51.06 Output instance：103(輸出參數(shù)集)、51.07 input instance：102(輸入?yún)?shù)集)、51.26 VSA I/O size：9(定義102、103數(shù)據(jù)集的長度)。ACS800選用輸入輸出參數(shù)集為102數(shù)據(jù)集和103數(shù)據(jù)集，長度為各9個字。Device-Net要求掃描器分配的存儲區(qū)域大小和Device-Net設(shè)備需要的存儲區(qū)域大小一致。則數(shù)據(jù)集在1756-DNB模塊內(nèi)的輸入、輸出地址映射區(qū)各占用1756-DNB存儲區(qū)9個字。輸入地址區(qū)域分配如圖4。

圖3 Device-Net配置圖

ACS800變頻器RDNA-01適配器的輸入數(shù)據(jù)集（103）、輸出數(shù)據(jù)集（102）在1756-DNB模塊內(nèi)輸入地址映射區(qū)域定義為Local:2:I.Data[0].0-Local:2:I.Data[4].16，輸出地址映射區(qū)域定義為Local:2:O.Data[0].0-Local:2:O.Data[4]。

經(jīng)過ACS800變頻器的網(wǎng)絡(luò)總線控制參數(shù)集（51組參數(shù)）的設(shè)置、1756-DNB模塊的組態(tài)和Device-Net網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)，ACS800變頻器RDNA-01適配器和1756-DNB模塊建立了以Polled方式的Device-Net通訊。

圖4 輸入地址區(qū)域分配置圖

4 RSLogix5550控制器PLC通過Device-Net控制ACS800變頻器程序設(shè)計

通過RSNetWorx for Device-Net軟件 配置的Device-Net，ACS800變頻器定義的控制字和狀態(tài)字已完全映射到1756-DNB模塊的存儲區(qū)，且RSLogix5550控制器PLC完成Device-Net網(wǎng)絡(luò)主站1756-DNB模塊使能和輸入、輸出存儲區(qū)映射。程序編寫如圖5。

程序梯級1、2是置位1756-DNB模塊通訊寄存器，否則1756-DNB模塊和Device-Net網(wǎng)將處在IDLE狀態(tài)。選用1756-DNB作為主站皆需把1756-DNB.CommandRegister.Run位置為1；程序梯級3是將ACS800變頻器狀態(tài)字通過CPS指令拷貝到用戶定義的存儲區(qū)以便于用戶編程定義和使用；程序梯級4是將用戶編寫的控制命令通過CPS指令拷貝ACS800網(wǎng)絡(luò)控制字內(nèi)。

通過以上配置ACS800變頻器已經(jīng)和PLC建立通訊，RSLogix5550控制器定義的存儲區(qū)和ACS800變頻器網(wǎng)絡(luò)控制、狀態(tài)數(shù)據(jù)集達(dá)到了一一對應(yīng)的關(guān)系。只要編寫控制程序即可按照所需的要求來控制和監(jiān)視變頻器了。使ACS800變頻器以電機額定轉(zhuǎn)速的60%運行的程序，如圖6所示。

ACS800變 頻 器 參 數(shù) 設(shè) 置51.09:OutputI/ Opar2=2， 定 義 Local:2:O.Data[0].16—Local:2:O. Data[0].31為DS1.2=數(shù)字集1字2（傳動速度給定%， 20000=100%），通過程序?qū)S1.2的值為12000即可使電機以60%額定速度運行。其他控制、狀態(tài)字編程原理一樣。

圖5 控制程序圖

圖6 控制程序圖

5 結(jié)語

基于Device-Net的ACS800變頻器應(yīng)用具有總線控制參數(shù)設(shè)置、調(diào)試、程序控制簡單等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于自動化控制設(shè)備中。采用Device-Net總線技術(shù)構(gòu)建電機控制系統(tǒng)，生產(chǎn)者/消費者通訊模式提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送的可靠性和實時性，簡化了現(xiàn)場復(fù)雜的布線，節(jié)約了系統(tǒng)控制線纜，簡化系統(tǒng)安裝、維護(hù)及管理，極大地方便了操作站對ACS800變頻器的操作、監(jiān)控、故障診斷及排除，降低了系統(tǒng)的投資和運行成本，極大增強了系統(tǒng)性能等方面的優(yōu)越性。

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