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摘 要 通过对汽车生产线自控方式的比较，以及PF40变频器“一卡多机”控制方式的系统设计讲解，来介绍变频器一卡多机在汽车生产线上的应用。
关键词 输送线；一卡多机；变频器；总线配置
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-108-01
1 變频器控制方式的比较
在汽车生产输送线上，我们会使用大量的变频器来进行生产线的控制，以达到对生产线工艺段的速度控制和高节拍的要求。对于采用大量变频器的生产线，变频器的使用一般分为集中和分布式两种控制方式，变频器的集中式控制方式，由于其低廉的价格而得到了广泛的推广。
对于变频器的控制，通常控制方式中一般是采用端子或总线通讯板卡的控制方式。目前虽然大多数厂家的变频器都支持通讯板卡的控制方式，但是根据通讯方式的不同，又分为“一卡一机”和“一卡多机”的控制方式。所谓“一卡一机”指的就是一个变频器需要一个独立的总线通讯板卡，这种控制方式适合于分布式的控制方式，其每台变频器都需要设置一个独立的总线站点，这种控制方式的优点就是独立性比较强，在生产运行当中，即使任意一台变频器发生故障，只需要将这个独立的变频器进行断电维修或者更换，不会对其他变频器产生影响，这样不会造成大面积的停线，但是其缺点就是需要过多的总线通讯板卡，需要过多的总线电缆，造成硬件成本偏高，而且还会给外线施工带来大量的工作量，造成外线施工成本过高；所谓“一卡多机”的控制方式指的就是若干个变频器共用一个总线通讯板卡，只需要占用PLC总线上的一个站点，通过对这一个共用的总线通讯板卡进行设置，就能有效的控制其下挂的若干台变频器，这一种控制方式适合于集中式控制方式，以及当前比较流行和推广的半集中半分散的控制方式，这种“一卡多机”控制方式的优点是既能实现端子控制所不能做到的“人机交互”，又能避免“一卡一机”所需要的过多硬件及外线人力成本的投入。
了解了各种控制方式的区别，我们不难看出，变频器“一卡多机”是汽车生产线上最合适、性价比最高的控制方式。我们目前已经使用的“一卡多机”变频器有两种：一种是施奈德变频器，通过LUFP9网关和MODEBUS分配器来实现的；一种是由美国AB公司生产的PowerFlex40变频器。这种变频器既支持端子控制，又支持“一卡一机”和“一卡多机”的控制方式，而且接线简单，控制灵活、价格经济，适合在国内汽车生产线上大力推广。
2 系统设计
下面以PF-40变频器为例，来介绍“一卡多机”的设置。该系列变频器支持“一卡一机”和“一卡多机”的控制方式，当选择“一卡一机”的控制方式时，是一个总线通讯板卡带一台变频器；当选择“一卡多机”的控制方式时，是一个总线通讯板卡带最多5台变频器（包括主变频器）。下面主要介绍“一卡多机”的控制方式在汽车生产线电控上的应用。
2.1 网络拓扑结构
如上图所示为“一卡多机”的接线示意图，另外请注意变频器和电机之间的距离尽量不要超过90米。
2.2 系统硬件清单
为实现以上网络拓扑结构及对变频器的程序控制，需以下主要硬件：
1）1756-A7：PLC机架；2）1756-L61：PLC处理器；3）1756-DNB：PLC DeviceNet扫描器；4）22A-D2P3F104：PowerFlex40变频器，至少一台；5）22-COMM-D：PowerFlex40/400 DeviceNet卡；6）PowerFlex40变频器若干。
系统软件：
1）RSLogix5000编程软件；2）RSNetWorx for DeviceNet网络组态软件；3）RSLinx Classic通讯软件。
2.3 22-COMM-D的开关设定
22-COMM-D上共有两组开关，一组用于DeviceNet节点及波特率设定，一组用于选择22-COMM-D工作于DeviceNet“一卡一机”控制方式还是“一卡多机”的控制方式。而为实现一卡多机，J2首先设定到1X位置，完成变频器及22-COMM-D的参数设定后，再将开关设定到5X位置。
2.4 参数设定
P031电动机铭牌电压
P032电动机铭牌频率
P033电动机过载电流
P034最小频率
P035最大频率
P036=5 Comm Port启动源
P037停机模式，可根据需要设置成惯性停车或者滑行停车
P038=5 Comm Port速度基准值
P039加速时间
P040减速时间
P041复位成缺省值
P042电压等级
A103=4 19.2K RS485波特率
A104=1 RS485网络节点 其他分别为2、3、4、5
A107=0 RTU 8-N-1
2.5 总线配置
待给变频器进行参数设定后，需要连上DeviceNet总线进行配置，其配置方法和其他DeviceNet设备的配置方法类似，这里不再累述。
3 PowerFlex525变频器
通过“一卡多机”的方式使用共享通讯模块，成本得到进一步降低。由于辊床等输送控制方式简单，采用AB PowerFlex 40系列小型变频器就能胜任，但是它需要单独增加通讯卡用于现场总线控制。所以PowerFlex 525变频器的推出使得这一问题迎刃而解。PowerFlex 525变频器内置了EtherNet/IP通讯网卡，比原来额外添加通讯模块更为便宜，因此将在今后的项目中得到广泛应用。
该变频器的功率范围为0.4 kW到22 kW，带有安全扭矩关断Safe Torque-Off功能，为工作人员提供安全保护。同样支持EtherNet/IP的自动设备配置功能（ADC），使更换备件更加轻松。该产品的设计定位介于高端的PowerFlex755和低端的PowerFlex40/4系列之间，使得AB变频器在中段的产品空白得到完美的填补。使用时可根据需求和预算情况进行选择。在RSLogix5000 v17以上的版本都支持PowerFlex525。
4 应用前景
经过在汽车生产线的长期运行验证，“一卡多机”的控制方式具有工作性能稳定，通讯响应及时，硬件安装简单、便捷，抗干扰能力强的特点。对于车间生产线集中式控制模式，需要大规模网络控制驱动单元的情况，采用该系列变频器可以大大降低生产线控制系统成本，有利于项目设计和安装调试，缩短项目周期。为我们以后项目的投标、报价、方案制定又多了一个选择。
参考文献
[1]韩安荣.通用变频器及其应用[M].机械工业出版社，2000.
[2]胡寿松.自动控制原理[M].科学出版社，2001.
[3]PowerFlex40变频器[M].高级用户手册.
关键词 输送线；一卡多机；变频器；总线配置
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-108-01
1 變频器控制方式的比较
在汽车生产输送线上，我们会使用大量的变频器来进行生产线的控制，以达到对生产线工艺段的速度控制和高节拍的要求。对于采用大量变频器的生产线，变频器的使用一般分为集中和分布式两种控制方式，变频器的集中式控制方式，由于其低廉的价格而得到了广泛的推广。
对于变频器的控制，通常控制方式中一般是采用端子或总线通讯板卡的控制方式。目前虽然大多数厂家的变频器都支持通讯板卡的控制方式，但是根据通讯方式的不同，又分为“一卡一机”和“一卡多机”的控制方式。所谓“一卡一机”指的就是一个变频器需要一个独立的总线通讯板卡，这种控制方式适合于分布式的控制方式，其每台变频器都需要设置一个独立的总线站点，这种控制方式的优点就是独立性比较强，在生产运行当中，即使任意一台变频器发生故障，只需要将这个独立的变频器进行断电维修或者更换，不会对其他变频器产生影响，这样不会造成大面积的停线，但是其缺点就是需要过多的总线通讯板卡，需要过多的总线电缆，造成硬件成本偏高，而且还会给外线施工带来大量的工作量，造成外线施工成本过高；所谓“一卡多机”的控制方式指的就是若干个变频器共用一个总线通讯板卡，只需要占用PLC总线上的一个站点，通过对这一个共用的总线通讯板卡进行设置，就能有效的控制其下挂的若干台变频器，这一种控制方式适合于集中式控制方式，以及当前比较流行和推广的半集中半分散的控制方式，这种“一卡多机”控制方式的优点是既能实现端子控制所不能做到的“人机交互”，又能避免“一卡一机”所需要的过多硬件及外线人力成本的投入。
了解了各种控制方式的区别，我们不难看出，变频器“一卡多机”是汽车生产线上最合适、性价比最高的控制方式。我们目前已经使用的“一卡多机”变频器有两种：一种是施奈德变频器，通过LUFP9网关和MODEBUS分配器来实现的；一种是由美国AB公司生产的PowerFlex40变频器。这种变频器既支持端子控制，又支持“一卡一机”和“一卡多机”的控制方式，而且接线简单，控制灵活、价格经济，适合在国内汽车生产线上大力推广。
2 系统设计
下面以PF-40变频器为例，来介绍“一卡多机”的设置。该系列变频器支持“一卡一机”和“一卡多机”的控制方式，当选择“一卡一机”的控制方式时，是一个总线通讯板卡带一台变频器；当选择“一卡多机”的控制方式时，是一个总线通讯板卡带最多5台变频器（包括主变频器）。下面主要介绍“一卡多机”的控制方式在汽车生产线电控上的应用。
2.1 网络拓扑结构
如上图所示为“一卡多机”的接线示意图，另外请注意变频器和电机之间的距离尽量不要超过90米。
2.2 系统硬件清单
为实现以上网络拓扑结构及对变频器的程序控制，需以下主要硬件：
1）1756-A7：PLC机架；2）1756-L61：PLC处理器；3）1756-DNB：PLC DeviceNet扫描器；4）22A-D2P3F104：PowerFlex40变频器，至少一台；5）22-COMM-D：PowerFlex40/400 DeviceNet卡；6）PowerFlex40变频器若干。
系统软件：
1）RSLogix5000编程软件；2）RSNetWorx for DeviceNet网络组态软件；3）RSLinx Classic通讯软件。
2.3 22-COMM-D的开关设定
22-COMM-D上共有两组开关，一组用于DeviceNet节点及波特率设定，一组用于选择22-COMM-D工作于DeviceNet“一卡一机”控制方式还是“一卡多机”的控制方式。而为实现一卡多机，J2首先设定到1X位置，完成变频器及22-COMM-D的参数设定后，再将开关设定到5X位置。
2.4 参数设定
P031电动机铭牌电压
P032电动机铭牌频率
P033电动机过载电流
P034最小频率
P035最大频率
P036=5 Comm Port启动源
P037停机模式，可根据需要设置成惯性停车或者滑行停车
P038=5 Comm Port速度基准值
P039加速时间
P040减速时间
P041复位成缺省值
P042电压等级
A103=4 19.2K RS485波特率
A104=1 RS485网络节点 其他分别为2、3、4、5
A107=0 RTU 8-N-1
2.5 总线配置
待给变频器进行参数设定后，需要连上DeviceNet总线进行配置，其配置方法和其他DeviceNet设备的配置方法类似，这里不再累述。
3 PowerFlex525变频器
通过“一卡多机”的方式使用共享通讯模块，成本得到进一步降低。由于辊床等输送控制方式简单，采用AB PowerFlex 40系列小型变频器就能胜任，但是它需要单独增加通讯卡用于现场总线控制。所以PowerFlex 525变频器的推出使得这一问题迎刃而解。PowerFlex 525变频器内置了EtherNet/IP通讯网卡，比原来额外添加通讯模块更为便宜，因此将在今后的项目中得到广泛应用。
该变频器的功率范围为0.4 kW到22 kW，带有安全扭矩关断Safe Torque-Off功能，为工作人员提供安全保护。同样支持EtherNet/IP的自动设备配置功能（ADC），使更换备件更加轻松。该产品的设计定位介于高端的PowerFlex755和低端的PowerFlex40/4系列之间，使得AB变频器在中段的产品空白得到完美的填补。使用时可根据需求和预算情况进行选择。在RSLogix5000 v17以上的版本都支持PowerFlex525。
4 应用前景
经过在汽车生产线的长期运行验证，“一卡多机”的控制方式具有工作性能稳定，通讯响应及时，硬件安装简单、便捷，抗干扰能力强的特点。对于车间生产线集中式控制模式，需要大规模网络控制驱动单元的情况，采用该系列变频器可以大大降低生产线控制系统成本，有利于项目设计和安装调试，缩短项目周期。为我们以后项目的投标、报价、方案制定又多了一个选择。
参考文献
[1]韩安荣.通用变频器及其应用[M].机械工业出版社，2000.
[2]胡寿松.自动控制原理[M].科学出版社，2001.
[3]PowerFlex40变频器[M].高级用户手册.