基於DeviceNet網絡的多電機同步控製係統
2026-04-29 17:17:41
［關鍵詞］：DeviceNet 變頻器 peer I/O 多電機同步 基於DeviceNet網絡的多電機同步控製係統 趙強1 錢曉龍2 東北大學 羅克韋爾自動化實驗室 110004 ,機器視覺 ,煙草機械
一、引 言
近年來，交流調速的發展十分迅速，變頻器調速控製係統已廣泛應用於機械、冶金、化(hua)工(gong)等(deng)各(ge)個(ge)行(xing)業(ye)。作(zuo)為(wei)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)控(kong)製(zhi)核(he)心(xin)部(bu)分(fen)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)，最(zui)初(chu)是(shi)以(yi)單(dan)台(tai)形(xing)式(shi)工(gong)作(zuo)的(de)，而(er)現(xian)在(zai)各(ge)種(zhong)大(da)中(zhong)型(xing)自(zi)動(dong)化(hua)生(sheng)產(chan)線(xian)則(ze)要(yao)求(qiu)由(you)多(duo)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)組(zu)成(cheng)的(de)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)、比例控製等複雜的控製係統，並且要相互協調，形成連續生產線的調速控製係統。
本文設計了基於DeviceNet網絡的多台電機分布傳動機製集中監測和控製新係統，采用最少的硬件設備和簡單的布線連接實現了多電機的同步、比例控製。與以往通過控製PLC設定運行參數，通過D/A轉換模塊發出（0~10VDC或4~20mA）信xin號hao控kong製zhi變bian頻pin器qi的de速su度du指zhi令ling來lai完wan成cheng的de同tong步bu控kong製zhi相xiang比bi，大da大da降jiang低di了le係xi統tong成cheng本ben，增zeng大da了le信xin號hao傳chuan輸shu距ju離li，增zeng強qiang了le抗kang幹gan擾rao能neng力li，尤you其qi適shi合he遠yuan距ju離li，多duo電dian機ji控kong製zhi係xi統tong。
二、係統設計
選用DeviceNet網絡完成電機的集成控製還具有諸多優點，如：
①支持設備的熱插拔，可帶電更換網絡節點，在線修改網絡配置，便於係統的擴充和改造。
②網絡上設備的安裝比傳統的I/O布線更加節省費用，尤其是設備分布在幾百米範圍內時，更有助於降低安裝成本。
③利用RSNetwork for DeviceNet 可方便的對網上設備進行配置，測試和管理。網上設備以圖形方式顯示工作狀態，一目了然。
目前，眾多DeviceNet 上變頻器的網絡適配器均支持peer I/O 連接報文的傳送，如20-comm-D（PowerFlex係列變頻器），1203-GU6（1305,1336係列變頻器），1336-GM6內置適配器（1336係列變頻器）。本文所設計的多電機控製係統變頻器主從適配器間即采用peer I/O 報文進行數據傳送[1]。
係統實現以一台變頻器做主站通過主從通訊控製其他多台變頻器的同步起停、轉向、點動、比例跟隨等各種控製要求。
係統硬件結構如圖1所示，采用PowerFlex 70 變頻器來控製交流電機動作。PowerFlex 70變頻器帶有5個串行端口，每個端口對應不同的通訊設備。通過DPI端口與連接的20-COMM-D設備網適配器可以把變頻器直接掛在設備網上[2]。PC機通過外接設備網適配器20-COMM-D對DeviceNet網絡進行組態、軟件編寫及在線監控。
主適配器：
采用DriveExplorer軟件對主從多台變頻器及適配器進行參數設置，如圖2所示。
三、通信的實現
主從適配器初始化完畢，即可通過對主從變頻器的參數設置來完成現場的控製要求。例如將主變頻器的控製邏輯值通過數據鏈結A1送出，速度參照值由數據鏈結A2送出。即可通過主變頻器的人機界麵同時啟動、停止、轉向、點dian動dong主zhu從cong多duo台tai變bian頻pin器qi。通tong過guo調tiao節jie主zhu從cong變bian頻pin器qi的de速su度du參can照zhao比bi來lai調tiao整zheng從cong變bian頻pin器qi相xiang對dui與yu主zhu變bian頻pin器qi的de運yun行xing速su度du，使shi從cong電dian機ji按an一yi定ding速su度du比bi跟gen隨sui主zhu電dian機ji動dong作zuo。其qi速su度du的de可ke在zai線xian調tiao節jie性xing尤you其qi適shi用yong於yu整zheng條tiao線xian路lu的de電dian機ji分fen別bie用yong與yu主zhu設she備bei不bu同tong的de速su度du運yun行xing。每mei台tai電dian機ji又you均jun可ke按an控kong製zhi要yao求qiu獨du立li調tiao節jie其qi各ge參can數shu。同tong理li，可ke以yi通tong過guo數shu據ju鏈lian接jieB來傳送主變頻器的其他參數如加減速時間等，從而更加精確地控製從變頻器的跟隨性能。主從變頻器間的連接及數據交換如圖3所示。
四、結束語
本文提出了一種基於DeviceNet網絡采用變頻調速實現的多台電機同步控製係統，完成了以一台變頻器做主站通過主從通訊控製其他多台變頻器的同步起停、轉向、點動、比例跟隨等各種控製要求。
實shi驗yan表biao明ming，係xi統tong運yun行xing可ke靠kao，跟gen隨sui電dian機ji根gen據ju工gong藝yi要yao求qiu按an設she定ding的de比bi例li精jing確que同tong步bu跟gen隨sui牽qian引yin電dian機ji速su度du。係xi統tong結jie構gou簡jian單dan，造zao價jia低di廉lian，控kong製zhi方fang便bian。同tong時shi，係xi統tong具ju有you可ke擴kuo展zhan性xing和he很hen大da的de靈ling活huo性xing，可ke根gen據ju實shi際ji現xian場chang選xuan用yong功gong率lv匹pi配pei變bian頻pin器qi，組zu成cheng單dan主zhu、多主係統，以滿足不同的控製要求。
參考文獻(References):
[1] DeviceNet selection guide. Rockwell Automation company.
[2] PowerFlex DeviceNet Adapter 20-COMM-D User Manual . Rockwell Automation company.
近年來，交流調速的發展十分迅速，變頻器調速控製係統已廣泛應用於機械、冶金、化(hua)工(gong)等(deng)各(ge)個(ge)行(xing)業(ye)。作(zuo)為(wei)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)控(kong)製(zhi)核(he)心(xin)部(bu)分(fen)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)，最(zui)初(chu)是(shi)以(yi)單(dan)台(tai)形(xing)式(shi)工(gong)作(zuo)的(de)，而(er)現(xian)在(zai)各(ge)種(zhong)大(da)中(zhong)型(xing)自(zi)動(dong)化(hua)生(sheng)產(chan)線(xian)則(ze)要(yao)求(qiu)由(you)多(duo)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)組(zu)成(cheng)的(de)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)、比例控製等複雜的控製係統，並且要相互協調，形成連續生產線的調速控製係統。
本文設計了基於DeviceNet網絡的多台電機分布傳動機製集中監測和控製新係統，采用最少的硬件設備和簡單的布線連接實現了多電機的同步、比例控製。與以往通過控製PLC設定運行參數，通過D/A轉換模塊發出（0~10VDC或4~20mA）信xin號hao控kong製zhi變bian頻pin器qi的de速su度du指zhi令ling來lai完wan成cheng的de同tong步bu控kong製zhi相xiang比bi，大da大da降jiang低di了le係xi統tong成cheng本ben，增zeng大da了le信xin號hao傳chuan輸shu距ju離li，增zeng強qiang了le抗kang幹gan擾rao能neng力li，尤you其qi適shi合he遠yuan距ju離li，多duo電dian機ji控kong製zhi係xi統tong。
二、係統設計
選用DeviceNet網絡完成電機的集成控製還具有諸多優點，如：
①支持設備的熱插拔，可帶電更換網絡節點，在線修改網絡配置，便於係統的擴充和改造。
②網絡上設備的安裝比傳統的I/O布線更加節省費用，尤其是設備分布在幾百米範圍內時，更有助於降低安裝成本。
③利用RSNetwork for DeviceNet 可方便的對網上設備進行配置，測試和管理。網上設備以圖形方式顯示工作狀態，一目了然。
目前，眾多DeviceNet 上變頻器的網絡適配器均支持peer I/O 連接報文的傳送，如20-comm-D（PowerFlex係列變頻器），1203-GU6（1305,1336係列變頻器），1336-GM6內置適配器（1336係列變頻器）。本文所設計的多電機控製係統變頻器主從適配器間即采用peer I/O 報文進行數據傳送[1]。
係統實現以一台變頻器做主站通過主從通訊控製其他多台變頻器的同步起停、轉向、點動、比例跟隨等各種控製要求。
係統硬件結構如圖1所示，采用PowerFlex 70 變頻器來控製交流電機動作。PowerFlex 70變頻器帶有5個串行端口，每個端口對應不同的通訊設備。通過DPI端口與連接的20-COMM-D設備網適配器可以把變頻器直接掛在設備網上[2]。PC機通過外接設備網適配器20-COMM-D對DeviceNet網絡進行組態、軟件編寫及在線監控。
主適配器：
采用DriveExplorer軟件對主從多台變頻器及適配器進行參數設置，如圖2所示。
三、通信的實現
主從適配器初始化完畢，即可通過對主從變頻器的參數設置來完成現場的控製要求。例如將主變頻器的控製邏輯值通過數據鏈結A1送出，速度參照值由數據鏈結A2送出。即可通過主變頻器的人機界麵同時啟動、停止、轉向、點dian動dong主zhu從cong多duo台tai變bian頻pin器qi。通tong過guo調tiao節jie主zhu從cong變bian頻pin器qi的de速su度du參can照zhao比bi來lai調tiao整zheng從cong變bian頻pin器qi相xiang對dui與yu主zhu變bian頻pin器qi的de運yun行xing速su度du，使shi從cong電dian機ji按an一yi定ding速su度du比bi跟gen隨sui主zhu電dian機ji動dong作zuo。其qi速su度du的de可ke在zai線xian調tiao節jie性xing尤you其qi適shi用yong於yu整zheng條tiao線xian路lu的de電dian機ji分fen別bie用yong與yu主zhu設she備bei不bu同tong的de速su度du運yun行xing。每mei台tai電dian機ji又you均jun可ke按an控kong製zhi要yao求qiu獨du立li調tiao節jie其qi各ge參can數shu。同tong理li，可ke以yi通tong過guo數shu據ju鏈lian接jieB來傳送主變頻器的其他參數如加減速時間等，從而更加精確地控製從變頻器的跟隨性能。主從變頻器間的連接及數據交換如圖3所示。
四、結束語
本文提出了一種基於DeviceNet網絡采用變頻調速實現的多台電機同步控製係統，完成了以一台變頻器做主站通過主從通訊控製其他多台變頻器的同步起停、轉向、點動、比例跟隨等各種控製要求。
實shi驗yan表biao明ming，係xi統tong運yun行xing可ke靠kao，跟gen隨sui電dian機ji根gen據ju工gong藝yi要yao求qiu按an設she定ding的de比bi例li精jing確que同tong步bu跟gen隨sui牽qian引yin電dian機ji速su度du。係xi統tong結jie構gou簡jian單dan，造zao價jia低di廉lian，控kong製zhi方fang便bian。同tong時shi，係xi統tong具ju有you可ke擴kuo展zhan性xing和he很hen大da的de靈ling活huo性xing，可ke根gen據ju實shi際ji現xian場chang選xuan用yong功gong率lv匹pi配pei變bian頻pin器qi，組zu成cheng單dan主zhu、多主係統，以滿足不同的控製要求。
參考文獻(References):
[1] DeviceNet selection guide. Rockwell Automation company.
[2] PowerFlex DeviceNet Adapter 20-COMM-D User Manual . Rockwell Automation company.