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摘要：本文对传统I/O的变频器控制技术在实际运用中所存在的弊端、以及以Rockwell Automation为基础而创造的现场总线技术做出了分析，阐述了在变频器系统中，控制设备层网络的方法。对3层网络平台其中包括信息层、设备层以及控制和自动化层的建设方案进行了讨论，并且监控变频器网络的软件也在RSView32环境下成功编制，现场总线的变频器控制技术也得到实现。
关键词：变频器控制技术；现场总线；传统I/O；分析
传统的变频器控制技术是以I/O方式为基础，在控制器以及变频器的I/O端口上以功能需求来进行控制线的相应连接。传统的I/O控制方法功能较为单一，布线也较为繁琐，并且可靠性和通信效率也不高，在工业拖动现场时也存在较多的障碍，不利于工业拖动的现场。而现场总线的变频器控制技术则在技术上实现创新，现场总线是一项新技术，其顺应了工业控制系统以及信息技术智能化、分散化。在变频器控制以现场总线为基础的系统中，一条总线电缆便可完成变频器及控制器的全部通信，与上层网络相结合，实现了更加高效、智能以及全面的监控，也实现了更加高速的监控。信息系统集成在企业级别中的实施也更加便捷。
一、传统I/O技术于变频器控制的弊端
在变频器控制中本机控制是最为简单的，也称作面板控制。在进行变速、启动、点动、以及复位、停止的控制时，面板控制是通过变频器的键盘来进行的，键盘在控制面板上。虽然方法较为简单，也需要变频器控制面板有专人负责控制，面板控制效率较低，功能也较为简单，外部功能开关也可以用PLC控制器来进行控制，相关逻辑也得以实现，对变频器I/O端子进行输出，对变频器进行控制。并进行PLC编程用以不同功能的实行，其功能包括输入其他各种和外部故障的信号以及多级变速控制。
变频器的控制方法以I/O端口作为基础，在进行功能的扩展时，则只能采取较为简单的扩展，也难以改善传统I/O变频器控制方法所存在的缺点。工业拖动现场随着时代在发展，传统I/O技术已不能适应现代的施工要求。而现场总线技术作为新技术，在信息传输中只需要一条总线电缆，便可以实现传输所有信息，现场总线技术在维修成本、布线成本以及调试成本上也极大的降低了，并且全数字化，通信速度快和结构开放互连，现场总线控制技术的效率也较高。
二、以现场总线为基础的变频器控制系統
（一）以设备层为基础的变频器控制系统
3层网络结构体系是Rockwell对现场总线提出的标准之一，其组成包括了信息层、设备层以及控制和自动化层。其中，设备层是以现场总线技术工业标准为基础来进行网络开放，起到高层设备和底层工业装置的连接作用，高层设备则包括了计算器以及PLC控制器等，底层工业装置则包括了传感器、开关、以及拖动装置，还包括了阀门等。设备层采用的供电方式是总线供电，网络的电缆结构采用主干线结构和支线结构，并对本质安全技术进行提供，通信采用用户模式和生产者模式，在网络通信效率上较为优异，提供了两种报文类型，包括显示报文和I/O报文。
变频器控制以设备层为基础，其系统结构包括了，装有组态软件的一台RSlinx，并将其接入到设备层的总线之上，监控软件RSView32以及PLC编程软件RSlogix500的计算机，RSNetworx，与设备层相连的接口使用1770-KFD，而设备层与6台AB1336Plusll变频器则使用设备层通信模块1203-GK5来连接，网络主设备使用MicroLogix1500PLC控制器，对于网络设备信息的获取则使用扫描模块1769-SDN来进行，监测设备和控制设备。
连接现场设备和PLC，是以扫描模块1769-SDN作为接口，用作设备数据格式转换以及设备数据采样。在运行包含SDN的PLC处理器中，SDN对设备进行了依次扫描，采样参数，并对数据格式进行了转换，转换成PLC能够接受的数据格式，进而使PLC处理器能够进行读取，经PLC处理器进行处理，对其输出数据也进行了转换，转换成不同种类的设备能接受的格式。
变频器数据通信以及PCL数据通信的实现可以通过映射的方式来进行，Word 0至9 共10个字包括在接口定义格式之中，其中使用通信模块将Word 0和Word 直接输送至变频器，将其固化为变频器频率状态（或设定值）以及逻辑状态（或命令）。在进行映射的输出时，Word 0包含了系统的停止、故障复位和启动控制位以及系统的正反向、频率源和减速等控制位，设定工作频率则由Word1进行存放。在进行映射输出时，Word 0则反馈给PLC变频器状态信息，包括了变频器运行、使能和出错状态信息以及变频器达速、加减速状态信息，实际工作频率则由Word 1 进行存放。而Word 2至Word 9共8个字的通信内容设定则是以用户需求来进行，变频器中的DataIn/Out A至DataIn/Out D则与通信模块中的Datalink A至Datalink D相对应，常用的变频器监控参数设定至DataIn/Out之上，包括了故障代码、实际输出和加减速时间，以及电流电压和多个预置频率等。分别占用其中（Word 2至Word 9）一个字映射至扫描器。Word 1与Word 0相结合，使PLC实现监控变频器的大部分功能。
（二） Rockwell 3层网络系统平台
ControlNet作为中间层于3层网络结构中，具有高速确定性，也是开放型网络，其能够满足的要求较多，包括了连接PLC处理器，计算机和I/O用要求以及其他智能设备、操作员界面应用的要求，并且满足要求的高信息吞吐量和实时。经使用用户模式和生产者模式，控制网络具备对等网络功能和I/O网络功能，并且提供其高速性能。EtherNet通过工业以太网的使用，集成信息管理和控制系统，利用以太网监控生产场信息，包括了用于监控的工业PC工作站和PLC生产现场信息，还包括了可在计算机系统进行存取的ControlNet生产现场信息和DeviceNet生产现场信息，进而实现工厂级的统计质量控制、计划管理和生产流程的进行，以及实现物料跟踪、监视控制和远程设备维护的进行。
基于DeviceNet平台建立的Rockwell 3层网络对系统的集成更加的全面， ControlnNet与DeviceNet的连接可通过ControlLogix来实现，并且可接入至其网络适配器。DeviceNet节点扫描模块使用1756-DNB，ControlnNet节点扫描模块使用1756-CNB。两者中的ControlLogix、PL以及计算机与最高层EtherNet的连接则可使用以太网模块或者使用网卡来进行。经扫描器，在该层运行的计算机工作站可实现整个网络节点的扫描和管理，对设备层生产现场信息以及控制层生产现场信息进行存取，实现全方位信息调度以及集成的企业级运行，并在连接InterNet相连接时更为便捷。
（三）监控平台
对于监控变频器网络的任务的实现，可使用以RSView32软件为基础的计算机监控，或者使用PanelView人机界面来实现。RSView32可以与控制器实现通信功能，其中控制器的系列包括了与MicroLogix、PLC-5以及SLC500。还能与ControlLogix实现通信，并且网络层次也可以使用两种，包括ControlNet和DeviceNet。平台移植于连接两种计算机之间也更为便捷，网络可根据种类进行驱动器种类的选择。系统的多机同步控制、全部监控以及单机控制的集成是由总监控台来实现，而单独对每一台变频器进行控制可由各分控台来实现。
参考文献
[1] 吴海东.变频器控制技术在平衡机中的应用[J].风机技术，2009，（1）：57-58.
[2] 刘美林，吴万荣.基于变频器控制的复合变量泵的研究与仿真[J].机床与液压，2006，（2）：130-132.
关键词：变频器控制技术；现场总线；传统I/O；分析
传统的变频器控制技术是以I/O方式为基础，在控制器以及变频器的I/O端口上以功能需求来进行控制线的相应连接。传统的I/O控制方法功能较为单一，布线也较为繁琐，并且可靠性和通信效率也不高，在工业拖动现场时也存在较多的障碍，不利于工业拖动的现场。而现场总线的变频器控制技术则在技术上实现创新，现场总线是一项新技术，其顺应了工业控制系统以及信息技术智能化、分散化。在变频器控制以现场总线为基础的系统中，一条总线电缆便可完成变频器及控制器的全部通信，与上层网络相结合，实现了更加高效、智能以及全面的监控，也实现了更加高速的监控。信息系统集成在企业级别中的实施也更加便捷。
一、传统I/O技术于变频器控制的弊端
在变频器控制中本机控制是最为简单的，也称作面板控制。在进行变速、启动、点动、以及复位、停止的控制时，面板控制是通过变频器的键盘来进行的，键盘在控制面板上。虽然方法较为简单，也需要变频器控制面板有专人负责控制，面板控制效率较低，功能也较为简单，外部功能开关也可以用PLC控制器来进行控制，相关逻辑也得以实现，对变频器I/O端子进行输出，对变频器进行控制。并进行PLC编程用以不同功能的实行，其功能包括输入其他各种和外部故障的信号以及多级变速控制。
变频器的控制方法以I/O端口作为基础，在进行功能的扩展时，则只能采取较为简单的扩展，也难以改善传统I/O变频器控制方法所存在的缺点。工业拖动现场随着时代在发展，传统I/O技术已不能适应现代的施工要求。而现场总线技术作为新技术，在信息传输中只需要一条总线电缆，便可以实现传输所有信息，现场总线技术在维修成本、布线成本以及调试成本上也极大的降低了，并且全数字化，通信速度快和结构开放互连，现场总线控制技术的效率也较高。
二、以现场总线为基础的变频器控制系統
（一）以设备层为基础的变频器控制系统
3层网络结构体系是Rockwell对现场总线提出的标准之一，其组成包括了信息层、设备层以及控制和自动化层。其中，设备层是以现场总线技术工业标准为基础来进行网络开放，起到高层设备和底层工业装置的连接作用，高层设备则包括了计算器以及PLC控制器等，底层工业装置则包括了传感器、开关、以及拖动装置，还包括了阀门等。设备层采用的供电方式是总线供电，网络的电缆结构采用主干线结构和支线结构，并对本质安全技术进行提供，通信采用用户模式和生产者模式，在网络通信效率上较为优异，提供了两种报文类型，包括显示报文和I/O报文。
变频器控制以设备层为基础，其系统结构包括了，装有组态软件的一台RSlinx，并将其接入到设备层的总线之上，监控软件RSView32以及PLC编程软件RSlogix500的计算机，RSNetworx，与设备层相连的接口使用1770-KFD，而设备层与6台AB1336Plusll变频器则使用设备层通信模块1203-GK5来连接，网络主设备使用MicroLogix1500PLC控制器，对于网络设备信息的获取则使用扫描模块1769-SDN来进行，监测设备和控制设备。
连接现场设备和PLC，是以扫描模块1769-SDN作为接口，用作设备数据格式转换以及设备数据采样。在运行包含SDN的PLC处理器中，SDN对设备进行了依次扫描，采样参数，并对数据格式进行了转换，转换成PLC能够接受的数据格式，进而使PLC处理器能够进行读取，经PLC处理器进行处理，对其输出数据也进行了转换，转换成不同种类的设备能接受的格式。
变频器数据通信以及PCL数据通信的实现可以通过映射的方式来进行，Word 0至9 共10个字包括在接口定义格式之中，其中使用通信模块将Word 0和Word 直接输送至变频器，将其固化为变频器频率状态（或设定值）以及逻辑状态（或命令）。在进行映射的输出时，Word 0包含了系统的停止、故障复位和启动控制位以及系统的正反向、频率源和减速等控制位，设定工作频率则由Word1进行存放。在进行映射输出时，Word 0则反馈给PLC变频器状态信息，包括了变频器运行、使能和出错状态信息以及变频器达速、加减速状态信息，实际工作频率则由Word 1 进行存放。而Word 2至Word 9共8个字的通信内容设定则是以用户需求来进行，变频器中的DataIn/Out A至DataIn/Out D则与通信模块中的Datalink A至Datalink D相对应，常用的变频器监控参数设定至DataIn/Out之上，包括了故障代码、实际输出和加减速时间，以及电流电压和多个预置频率等。分别占用其中（Word 2至Word 9）一个字映射至扫描器。Word 1与Word 0相结合，使PLC实现监控变频器的大部分功能。
（二） Rockwell 3层网络系统平台
ControlNet作为中间层于3层网络结构中，具有高速确定性，也是开放型网络，其能够满足的要求较多，包括了连接PLC处理器，计算机和I/O用要求以及其他智能设备、操作员界面应用的要求，并且满足要求的高信息吞吐量和实时。经使用用户模式和生产者模式，控制网络具备对等网络功能和I/O网络功能，并且提供其高速性能。EtherNet通过工业以太网的使用，集成信息管理和控制系统，利用以太网监控生产场信息，包括了用于监控的工业PC工作站和PLC生产现场信息，还包括了可在计算机系统进行存取的ControlNet生产现场信息和DeviceNet生产现场信息，进而实现工厂级的统计质量控制、计划管理和生产流程的进行，以及实现物料跟踪、监视控制和远程设备维护的进行。
基于DeviceNet平台建立的Rockwell 3层网络对系统的集成更加的全面， ControlnNet与DeviceNet的连接可通过ControlLogix来实现，并且可接入至其网络适配器。DeviceNet节点扫描模块使用1756-DNB，ControlnNet节点扫描模块使用1756-CNB。两者中的ControlLogix、PL以及计算机与最高层EtherNet的连接则可使用以太网模块或者使用网卡来进行。经扫描器，在该层运行的计算机工作站可实现整个网络节点的扫描和管理，对设备层生产现场信息以及控制层生产现场信息进行存取，实现全方位信息调度以及集成的企业级运行，并在连接InterNet相连接时更为便捷。
（三）监控平台
对于监控变频器网络的任务的实现，可使用以RSView32软件为基础的计算机监控，或者使用PanelView人机界面来实现。RSView32可以与控制器实现通信功能，其中控制器的系列包括了与MicroLogix、PLC-5以及SLC500。还能与ControlLogix实现通信，并且网络层次也可以使用两种，包括ControlNet和DeviceNet。平台移植于连接两种计算机之间也更为便捷，网络可根据种类进行驱动器种类的选择。系统的多机同步控制、全部监控以及单机控制的集成是由总监控台来实现，而单独对每一台变频器进行控制可由各分控台来实现。
参考文献
[1] 吴海东.变频器控制技术在平衡机中的应用[J].风机技术，2009，（1）：57-58.
[2] 刘美林，吴万荣.基于变频器控制的复合变量泵的研究与仿真[J].机床与液压，2006，（2）：130-132.