罗克韦尔自动化1336PLUSII变频器在DeviceNet中的应用

一、项目简介
上海卷烟厂570kg/h CO2膨胀烟丝生产线控制系统改造项目主控器件选型基本全部采用罗克韦尔自动化系列产品。全线控制网络选用工业以太网作为控制系统的主干网，采用环形结构来构成整个系统网络，另外两层控制系统选用AB公司的ControlNet 及DeviceNet网络。中控室监控机、现场PLC与Panel View1000挂在光纤环网上，通过工业以太网进行通讯。各生产线与本线内独立电控系统之间的通讯采用AB公司的ControlNet网络通讯，Logix5563与FLEX I/O现场I/O箱、电子皮带秤以及现场仪表（如水分仪、变频器、E3 Plus等）之间通讯采用DeviceNet网络。

二、DeviceNet及1336 PLUS II变频器的应用
随着现场总线技术的迅猛发展和日渐成熟，现场总线技术在烟机设备中得到了日益广泛的应用。DeviceNet现场总线以其优越的性能，同样受到了更广泛的青睐。1336 PLUS II变频器提供非常简单的参数设定和操作，控制方法新颖、应用灵活并且功能卓越。
上海卷烟厂膨胀烟丝线改造项目中，所有变频电机均采用AB 公司的1336 PLUS II变频器来驱动。其中热端CP2中主工艺风机（功率75KW）需要精确控制，用以调节整个热膨胀系统的风速。旧系统采用管道中加风门进行控制，由于整个热膨胀系统是动态的，用风门进行调节并不理想，项目改造后主工艺风机采用变频器控制，通过PLC进行PID运算，运算结果通过DeviceNet网络输出给变频器，控制风机转速，从而进行风速精确、灵活控制，同时节省了能源。
1336 PLUS II变频器通过DeviceNet与PLC通讯，实现对电机的控制，可读取变频器状态字、运行频率、变频器温度及电机电流等大量过程参数；同时，也实现了对电机的远程启动、停止和频率的实时控制。使用网络通讯比传统的控制方式具有下述优点：接线数量减少，采集变频器的数据多，抗干扰能力强等。DeviceNet网络用于简单的、工业用的设备（如变频器、传感器等）与高级设备（如控制器）之间的连接。基于标准的控制域技术，这一开放的网络提供了许多厂商设备之间的可相互操作性，其中包括1336 PLUS II变频器的通讯。本项目中主工艺风机控制用变频器通过1203-GK5通讯模块与主控PLC 基架中的1756-DNB模板连接，与ControlLogix5563进行通讯。此种控制方式可以通过相应的编程软件察看或修改1336 PLUS II变频器内部的300多条参数，如电机的电流、温度、转速等都可以由DeviceNet网络的数据采集获得，只需在控制室触摸屏或监控机上远程更改参数即可。1336 Plus II变频器通过DeviceNet网络得到了智能化控制。

图一：网络结构图
三、DeviceNet及1336 PLUS II变频器的设置过程
1、硬件结构及组态软件：
1)CONTROLLOGIX5000系列机架、CPU、电源模板、DEVICENET网卡。
2)1336 PLUS II变频器、1203-GK5网卡、1202-C03连接电缆。
3)RSLOGIX5000编程软件、1756-CP3传输电缆。
4)RSNETWORX FOR DEVICENET网络配置软件。

2、网卡1203-GK5的硬件设置：
1）在网线上的连接方法：按颜色连接，网线的5根线说明：V+（红线）、CANH（白线）、SHIELD（亮线）、CANL（蓝线）、V-（黑线）。
2）在V+（红线）、V-（黑线）上外接24VDC电源。
3）使用网卡1203-GK5时选择ADAPTER 2。
各项参数可以使用硬件DIP开关设置，也可以在配置软件中通过参数设置（使用软件参数设定网络地址SW2-7、SW2-8必须在ON位置）。

3、网卡1203-GK5的DIP开关设置：
1）在1203-GK5上SW2组DIP拨码1-6用来设定地址，出厂默认值为63，按二进制计算。


3）在1203-GK5上SW1组DIP拨码1-8设置。


4、在DEVICENET网络配置软件中，双击扫描器（1756-DNB/A）图标，进入扫描器属性对话框，作如下配置：
1）在“Module”选项，选择参数上载。
2）在“Scan list”选项，配置好设备排序，建议在设备编排地址阶段，做好规划，方便使用。
3）在“Input”选项，编排好输入参数地址。
4）在“Output”选项，编排好输出参数地址。
5）可以修改输入参数/输出参数的字节长度（默认为4字节输入/4字节输出）。
6）配置完毕，选择下载。

5、配置DEVICENET网络，只要地址不重复，通讯速率一致，就能够在DEVICENET网络配置软件中通过上载读取所有的节点，双击变频器图标就可以修改所有的参数，主要注意事项有以下几点：
1）变频器参数5：ADAPTER1、2、6，与变频器参数6进行二选一，同时关系输出控制字的选择。
2）变频器参数6：ADAPTER1、2、6，与变频器参数5进行二选一，同时关系输出控制字的选择。
3）推荐使用DIP开关设置地址和通讯速率。

图二：变频器参数
6、在RSLOGIX5000编程软件中组态好硬件，下载到CPU中；编好基本的语句并下载，默认的输入字节为4，输出字节为4。
1）变频器启动/停止/报警复位语句，使用输出控制第一个字，PLC→1336 Plus Ⅱ，具体含义如下：


2）变频器频率控制语句，使用输出控制第二个字，PLC→1336 Plus Ⅱ，频率值读写，范围：0-32767。
3）变频器运行监测和报警监测语句，使用输入控制第一个字，1336 PlusⅡ→PLC具体含义如下：


4）变频器频率监测语句，使用输入控制第二个字，1336 PlusⅡ→PLC，具体含义同输出控制第二个字。

四、通过MESSAGE指令读取电机其它参数
由于一块1756-DNB网卡最多可以映射124个DINT字节，为了节省网络资源，可以通过MSG方式读取其它所需参数。
1）RSLogix5000程序编制
下图示例通过在Logix5000编程软件中通过MSG指令读取主工艺风机运行电流值。


2）MESSAGE指令配置
A、基本配置：见下图
类型：CIP Generic；Class Code：f（固定值）；Attribute:1（固定值）；Instance：1，代表电压值；其它具体参数请参阅变频器手册中参数表。


B、通讯配置：见下图
路径：DNET，本项目中1756-DNB网卡名称；2，固定值；8，主工艺风机变频器在系统中的D网地址。


五、结束语
    1336 PLUS II变频器在工业控制领域应用广泛，在应用DeviceNet总线控制后，大大地增加了变频器控制的灵活性，而且可以监视、控制更多的过程参数，使用户可以方便地获得变频器的更加全面的信息，为设备安全、高效的运行创造了有力条件。DeviceNet网络技术的发展使1336 PlusII变频器控制上发生了巨大的变化，使变频器控制更智能、更易使用。