基于EV3000的变频调速监控系统设计

2010-07-13 10:51:05来源: 电子设计工程 关键字:EV3000  变频调速  监控系统  通信

    随着计算机技术,电力电子技术和控制技术的飞速发展,变频器在工业中具有提高工艺质量和生产效率的重要作用。EV3000变频器是艾默生公司生产的高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器。通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制,实现转矩的快速响应和准确控制,能以高控制精度进行宽范围的调速运行。变频调速电动机与变频器构成的调速系统与其他调速方式相比,最主要的特点是具有高效率的驱动性能,良好的控制特性,节能效果明显、调速性能好、调速比宽、快速响应性优良、应用范围广、性价比高等优点,是目前交流调速方案中最先进的系统之一。

    本文从计算机对变频器进行监测和控制的角度,以目前应用较多的艾默生变频器为控制对象,介绍变频器的计算机监控系统的硬件构成、软件设计、以及通讯原理和通讯命令。该系统已在实际项目中经现场测试验证。

1 监控系统硬件结构

    监控系统硬件总体结构设计中,上位机作为主控单元,为了使计算机与变频器之间能够通信,应在两者之间安装一个转换接口,这样计算机通过RS232/RS485转换接口连接到EV3000变频器,通过变频器驱动控制变频电机,变频电机驱动转台旋转。编码器把电机转动信息反馈至变频器,从而实现上位机发送通信命令控制变频器,变频器响应命令驱动电机使转台动作,编码器把反馈信息回传给变频器,完成控制流程。监控系统的硬件结构如图1所示。


    根据实际工作环境,该系统中上位PC机选择研华工控机,采用EV3000变频器作为监控系统核心控制器件,使用变频器可加强系统的保护功能,实现过压、过流、欠压、断路及短路等保护功能;实现了无级调速,调速范围宽,特性曲线好,控制精度高,节能效果好;变频电机采用嘉兴巨能电机厂生产的YVP系列变频调速三相异步电动机,该电动机调速范围宽、振动小、噪声低、能与各种SPWM变频装置相配套。构成交流变频无级调速系统。

2 监控系统通信方式

    为了实现PC机与变频器之间的通讯,首先要了解它们之间的通信协议。计算机与变频器之间采用十六进制数,数据在计算机与变频器之间自动使用ASCII码传输。PC机后台为主机,变频器为从机。采用主机“轮询”,从机“应答”的通信方式。

    数据帧结构为:帧头、用户数据、帧尾。帧头:包括起始字节、从机地址;帧尾:校验数据(异或校验);用户数据:包括参数数据和过程数据;参数数据:包括功能码操作命令,响应、功能码号、功能码设定/实际值,在短帧中没有参数数据;过程数据:包括主机控制命令/从机状态响应、主机运行主设定/从机运行实际值。

    EV3000可以通过长短帧进行通信。短帧用于独立传送自动控制系统所需的控制字和状态字;长帧既包括控制字和状态字又含有涉及操作控制、观测、维护以及诊断等的内容(所具有的内容受变频器自身功能的限制)。本文以长帧为例进行说明。从计算机(控制器)到变频器的通信发送帧格式如图2所示。从变频器到计算机(控制器)的通信接收帧格式如图3所示。


    EV3000的参数定标说明如下:

    1)频率的定标为1:100。欲使变频器以50 Hz运转,则主设定应为1388H(5 000)。
    2)时间的定标为1:10。欲使变频器加速时间为30 s,则功能码设定应为012CH(300)。
    3)电流的定标为1:10。若变频器反馈电流为012CH,则该变频器当前电流为30 A。

3 监控系统软件设计

    软件设计基于Windows平台的可视化集成开发工具Delohi软件,利用Delphi的第三方提供的Spcomm控件,可简单便捷地实现应用程序的串行通信。Spcomm主要属性方法包括:1)CommName:设置串口;2)BaudRate:设置波特率;3)Paritv:奇偶校验位;4)ByteSize:设定的字节长度;5)StopBits:停止位;6)Startcomm方法,用于打开串口;7)StopComm方法用于关闭串口;8)WriteCommData方法用于将一个字符串发送到写进程。监控界面如图4所示。


    监控程序界面主要用于用户和变频调速系统之间交互。通过此界面,用户一方面可以方便地控制电机动作,另一方面,也可实时监控变频调速器的一些比较重要的参数,如电流、频率、电机的转矩及转速等,观察其运行状况是否正常。在计算机通信前必须对串口进行初始化,而且参数要与变频器参数相同,否则不能通信。变频器通信程序流程如图5所示。

    在实际应用中,通过计算机控制软件设定相应频率使转台在匹配的加速度下运行。表1中列出变频器频率f,转台法向加速度G,转台角速度ω,转台转速N之间的对应关系。

 

    图6是变频电机驱动转台按表1中3种频率变换动作,逐级递升使转台法向加速度在40,60,80 g下转动。通过分析实验数据可知,上位机监控软件能够稳定、准确的控制变频电机动作,完成操作流程。

4 结束语

    实验证明基于艾默生EV3000变频调速监控系统成功实现了对电机的正常驱动和运行状态监控,简化了控制逻辑系统,操作简单方便。通过上位机对电机的实时监控,大大提高了电机的运转稳定性,从而实现电机的稳定安全运行。

关键字:EV3000  变频调速  监控系统  通信

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2010/0713/article_3168.html
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