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基于施耐德变频器的通信及网络配置研究 The Research on the communication and network configuration of Schneider Frequency Converter 山东大学 控制科学与工程学院 刘海波 刘春明 马思乐 摘 要: 随着控制技术的发展，PLC通过串口通信可方便的完成对变频器的启动、停止、频率设定，以及实现多电机之间的同步运行等控制，该方式具有成本低、抗干扰性强、信号传输距离远等特点。基于此本文介绍了罗克韦尔ControlLogix5555与施耐德ATV71变频器之间的通讯配置，详细阐述了DeviceNet网络的配置过程及地址分配等实现方法。解决方案通过实际的工程验证，方法科学，运行良好，对于工业现场的变频器网络配置及调试，具有较高的参考价值。 关键词：PLC 变频器 DeviceNet网络 串口通信 1、引言 变频器被广泛应用于工业控制现场的交流传动技术之中。传统的变频器控制由操作面板来完成,也可以通过本地控制端子(包括逻辑输入和模拟量输入)实现，但这样通常会带来硬件成本增加、逻辑输入口数量不足、模拟量传输不稳定、给定精度不够和接线较多等问题。随着网络技术的发展以及现场对生产的自动化程度更高要求, 控制器与变频器之间更趋于通过现场实时总线通信的方式以实现对变频器的远程控制和监视，该方式不仅降低了系统集成和维护的成本，大大减少布线的数量，而且实现了速度给定的高精度和高稳定性，同时上位机可以实时地对变频器进行控制和监测[3]。 2、变频器简介 变频器是利用电力半导体器件的通断作用实现变压变频的装置，主要任务是把恒压恒频的交流电转换为变压变频的交流电，以满足交流电动机变频调速的需要。[4]。图1给出交-直-交变压变频器的基本构成。 图1 交—直—交变压变频器构成图 变频器的控制方式指的是针对频率、电压、磁通和电磁转矩等参数之间的配合关系，比较常用的控制方式有矢量控制方式和U/f控制方式两大类。U/f控制属于转速开环控制方式，控制电路简单，无需速度传感器，负载可以是通用标准异步电动机，所以该控制方式经济性好、通用性强，是目前变频器使用较多的一种控制方式[4]。根据交流电动机的动态数学模型，利用坐标变换的手段，将交流电动机的定子电流分解成转矩分量电流和磁场分量电流，并分别加以控制，从而获得矢量控制方式。 施耐德系列变频器即属于磁通矢量控制变频器，其接线端子排有两个模拟量输入、一个模拟量输出、六个逻辑量输入、一个安全输入、两个继电器输出和一个24V输入端子。通信方面标配有Modbus和CANopen通信协议接口，各类型的通信卡支持市面上其它主流的通信协议，如Fipio、Ethernet、Modbus Plus、Profibus DP、DeviceNet、Uni-Telway、INTERBUS等等，选择适当的通讯接口卡进行协议转换，Altivar 71变频器几乎可应用于所有工业通信环境。 3、DeviceNet总线 DeviceNet总线是美国罗克韦尔开发的，基于CANbus技术的一种现场总线，用于实现低成本、高性能的设备层的网络互连。DeviceNet总线是目前世界上广泛使用的现场总线之一，在工业自动化领域有较大的优势，它能连接到变频器、机器人和PLC等各类工控产品，适用于现场设备（如传动装置、开关、I/O 和人机界面等）与PLC之间的通信网络，传输速率为125-500kbt/s，传输距离最大为500m，最大节点数为63个。 DeviceNet总线遵循开放系统互联模型（OSI），这是一个分层的网络通信ISO标准。他定义了网络协议所有的必要功能，从物流实现到协议以及在网络上实现通信控制及数据传输的方法[5]。DeviceNet网络使用主干/分支拓扑结构，两对双绞线分别传输电源和信号，细缆和粗缆分别用于分支和主干。网络长度根据电缆长度和速率的不同而不同。 实际生产中，有很多电机的变频调速都是采用变频器加DeviceNet网络实现的。DeviceNet通信卡可以使变频器完成Modbus协议向DeviceNet协议的转换，将ATV 71连接进DeviceNet网络；通过集成式显示终端或图形显示终端可以访问修改变频器针对通信的各种功能。 4、变频器配置及地址分配 4.1 变频器配置 要实现罗克韦尔ControlLogix5555通过DeviceNet网络与施耐德ATV71变频器通信，首先需要对变频器进行通信设置。所有连接到DeviceNet网络的设备必须有唯一的结点地址，遵循统一的通信速率：在ATV 71变频器通信卡上有8位拨码式配置开关，前六位拨码按相应位权加成计算，用来设置变频器节点地址；