变频器与DeviceNet组成的总线控制系统优化

近年来国内大型矿井多采用美国Rockwell工业控制产品构成矿井综合自动化调度监控网络，该网络采用三层结构：信息层、控制层、设备层。在信息层采用以太网，通过TCP/IP协议，将可编程序控制器、网关、人机接口和控制软件连接至企业的信息系统；在自动化和控制层，采用ControlNet、DH+、RI/O等，实现实时I/O控制、闭锁和报文传送，保证了控制信息的实时性和确定性；在设备层，采用具有DeviceNet接口的设备，降低成本、减少布线、方便安装，并可实现故障自动诊断。三层网络间通过网关及相应通信软件，将不同速率、不同网络协议的设备网、控制网、信息网进行异型网络互连，构成企业管控一体化的基础平台。

8.4.4.1 DeviceNet网络的特点

DeviceNet网络是开放的、现场层的工业总线，可将简单工业设备（如传感器、执行器、变频器）连接到高端设备（如工业控制器、计算机）。DeviceNet网络采用通用工业协议CIP（Common Industrial Pro-tocol），为工业设备提供实时控制、系统组态和数据采集的能力。DeviceNet网络是灵活、开放的网络技术，能够连接来自多个不同厂商的设备。

为简单设备提供成本节省的联网解决方案，能够从多个厂商所提供的智能型传感器/执行器采集数据；提供主从（Master/slave）、逢变则报（Change-of-State）和对等通信能力；生产者/客户网络服务支持在同一链路上完整实现设备组态、实时控制、信息采集等全部网络功能；应用DeviceNet接口的设备；可降低成本、减少布线、方便安装。基于以上特点；DeviceNet网络现已广泛用于制造业、过程自动化、楼宇、电力、煤炭等工业领域。

8.4.4.2 DeviceNet网络技术在变频恒压供水控制系统中的应用

某矿恒压供水系统由三台供水泵、压力气罐和母管压力传感器组成，三台供水泵中有变频器控制的水泵（可任意设定）、工频运行泵和备用泵各一台。

1.DeviceNet网络组成 DeviceNet网络是基础设备层的集成网络，其连接1^#、2^#、4^#高压开关柜的分布式I/O（FlexI/O）、电力监测模块PM3K和变频泵的控制器ACS600系列变频器。(www.xing528.com)

2.变频器在网络中的配置

（1）变频器适配器的配置：变频器广泛应用于交流传动系统，可以根据不同的控制对象、不同的工作环境和网络需要配置不同的接口板或适配器。在Devi-ceNet网络中，变频器通过配置NDNA-01适配器卡接入网络；作为完成恒压供水子系统控制的PLC（ControlLogix）配置1756-DNB扫描模块采集网络中各节点的信息和下发控制指令。变频器的数据结构：变频器的控制参数主要包含控制字和状态字。控制字提供了变频器的控制逻辑，状态字提供变频器设备运行状态。可以利用变频器的控制字和状态字对变频器实现控制和监测。

（2）变频器在网络中的组态：作为控制DeviceNet网络中各节点设备的可编程序控制器，在对网络中设备的控制时多采用主从（Master/slave）的通信方式，因此PLC对变频器采用主从（Master/slave）的通信方式。现场工程师在矿井调度中心利用DeviceNet组态软件RSNet Worx For DeviceNet进行组态，从而使变频器内部的通信数据在PLC的Scanner模块（1756-DNB）建立相应的映像区。

主要步骤如下：

首先，用变频器上的操作面板设置通信参数，使用RSNet Worx For DeviceNet软件，并基于RSLINX（罗克韦尔通信接口软件），在线扫描这个设备网络，确认设备“在线”，并上载变频器EDS参数。然后将变频器配置到扫描配置模块列表后，选择轮流检测通信模式，编辑相应的I/O参数，根据变频器所设置的通信参数，选择自动（或人工）映像。打开INPUT和OUTPUT标签将会看到变频器参数在Scanner模块中对应的映像地址。映像输入（INPUT）值为PLC读取变频器的运行频率，映像输出（OUTPUT）值反映PLC向变频器输入的运行频率。这时，变频器就变成PLC的从属设备，变频器通过PID调节母管压力实现恒压供水。程序编制采用RSLogix5000编程软件进行。

（3）控制程序执行过程：当PLC接收到变频器运行的返回信号后，PID调节器开始工作，系统中PID调节利用软件实现。如果用水量大则母管监测的压力信号降低，此时PID调节器进行调节，提高变频器工作频率，反之则降低变频器运行频率。PID的参数可在RSLogix5000梯形图编程软件的对话框中进行设定。