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

作者：時(shí)間：2013-11-14 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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隨著計(jì)算機(jī)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。EV3000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(guò)對(duì)電機(jī)磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，能以高控制精度進(jìn)行寬范圍的調(diào)速運(yùn)行。變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)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(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動(dòng)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?xún)?yōu)良、應(yīng)用范圍廣、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前交流調(diào)速方案中最先進(jìn)的系統(tǒng)之一。

　　本文從計(jì)算機(jī)對(duì)變頻器進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(duì)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(chǎng)測(cè)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(gè)轉(zhuǎn)換接口，這樣計(jì)算機(jī)通過(guò)RS232／RS485轉(zhuǎn)換接口連接到EV3000變頻器，通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)控制變頻電機(jī)，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)。編碼器把電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)電機(jī)使轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)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(guò)壓、過(guò)流、欠壓、斷路及短路等保護(hù)功能；實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，特性曲線(xiàn)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(chǎng)生產(chǎn)的YVP系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍寬、振動(dòng)小、噪聲低、能與各種SPWM變頻裝置相配套。構(gòu)成交流變頻無(wú)級(jí)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(dòng)使用ASCII碼傳輸。PC機(jī)后臺(tái)為主機(jī)，變頻器為從機(jī)。采用主機(jī)“輪詢(xún)”，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(hù)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(hù)數(shù)據(jù)：包括參數(shù)數(shù)據(jù)和過(guò)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(hào)、功能碼設(shè)定／實(shí)際值，在短幀中沒(méi)有參數(shù)數(shù)據(jù)；過(guò)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(guò)長(zhǎng)短幀進(jìn)行通信。短幀用于獨(dú)立傳送自動(dòng)控制系統(tǒng)所需的控制字和狀態(tài)字；長(zhǎng)幀既包括控制字和狀態(tài)字又含有涉及操作控制、觀(guān)測(cè)、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(zhǎng)幀為例進(jìn)行說(shuō)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。