CN202275305U

CN202275305U - 基于Profibus-DP的变频器控制装置

Info

Publication number: CN202275305U
Application number: CN2011202684197U
Authority: CN
Inventors: 王燕飞; 王朝利
Original assignee: SHANGHAI NEU AUTOMATION Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI NEU AUTOMATION Co Ltd
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2021-07-27

Abstract

本实用新型针对现有变频器随着其产品性能的提高与功能的增加，其控制也越来越复杂，容易导致整个变频器系统的布线增多和故障率增加的问题，提供一种基于Profibus-DP的变频器控制装置。该控制装置，包括：上级CPU；多个设有通讯卡的变频器，其中一个变频器的通讯卡通过通信电缆与上级CPU连接，剩余变频器的通讯卡通过通信电缆串联在一起。本实用新型变频器群控系统采用Profibus-DP现场总线控制模式后，不但整个系统可靠性强，操作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改，已在实际群控系统中得到了应用，运行效果良好，随着数字化和网络化时代的到来，该系统的应用会越来越普及。

Description

基于Profibus-DP的变频器控制装置

技术领域

本实用新型涉及变频器控制技术领域，具体地说，涉及基于Profibus-DP的变频器控制装置。

背景技术

随着计算机技术和电力电子技术的发展，变频器产品的可靠性有了很大的提高，人们对变频器的应用已从单台变频器调速系统开始向多台变频器群控系统发展。目前变频器的群控系统一般应用自动化系统(DCS)作为主站，变频器作为从站。工作方式是：利用DCS的开关量I/O信号，通过变频器端子控制变频器的启动和停止；利用模拟量I/O信号，控制变频器的运行和调速。

变频器随着其产品性能的提高与功能的增加，其控制也越来越复杂，这势必导致整个变频器系统的布线增多和故障率增加。另外，当变频器系统功能需要修改时，必须重新布线。为了减小布线费用和降低故障率，利用现场总线控制系统，这样上一级自动化系统只通过一根电缆线就可控制多台变频器的运行。

实用新型内容

本实用新型针对现有变频器随着其产品性能的提高与功能的增加，其控制也越来越复杂，容易导致整个变频器系统的布线增多和故障率增加的问题，提供一种基于Profibus-DP的变频器控制装置。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种基于Profibus-DP的变频器控制装置，其特征在于，包括：

上级CPU；

多个设有通讯卡的变频器，其中一个变频器的通讯卡通过通信电缆与上级CPU连接，剩余变频器的通讯卡通过通信电缆串联在一起。

本实用新型中，所述通信电缆，包括双绞线、光纤、同轴电缆，以提高不同场合的适应性。

本实用新型中，所述上级CPU采用CPU315-2，所述变频器为西门子6SE70系列变频器，通讯卡为9针D型插座的CBP卡，CBP卡通过同轴电缆线与CPU315-2连接。

本实用新型中，上级CPU与通讯卡之间通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议尾。

本实用新型中，通讯卡与上级CPU之间通过事先设定的功能码进行数据交换，完成电机调速功能。

本实用新型中，通讯卡将接收到的数据存储在自身的内存中，然后通过模拟量连接器，将每个过程数据与控制通道连接起来。

本实用新型变频器群控系统采用Profibus-DP现场总线控制模式后，不但整个系统可靠性强，操作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改，西门子6SE70系列变频器现场总线控制系统已在实际群控系统中得到了应用，运行效果良好，随着数字化和网络化时代的到来，该系统的应用会越来越普及。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的数据电报结构示意图。

图3为内置CBP卡的变频器的设置流程图。

图4为过程数据连接图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

针对变频器等电气传动系统要求动态响应快的特点，由西门子等13家公司组成ISP组织推出了Profibus-DP现场总线。这种形式的现场总线具有高的数据传输率，快的动态响应时间和抗干扰性。Profibus-DP是一种全开放的现场总线，它符合EN5017标准，遵循EIA485通讯协议。Profibus-DP访问方法采用EN5017中规定的，带有主/从关系的令牌传送原理。通过指定连接从站(变频器)的Profibus-DP卡进行直接编址。首次启动时，网络中所有的站必须设定为相同的数据传输率，且可在96KB～12MB之间自由定义。

本实用新型基于Profibus-DP的变频器控制装置，包括：上级CPU和多个设有通讯卡的变频器，其中一个变频器的通讯卡通过通信电缆与上级CPU连接，剩余变频器的通讯卡通过通信电缆串联在一起。为了提高不同场合的适应性，通信电缆可采用双绞线、光纤、同轴电缆等。

参见图1，本实施例中采用西门子6SE70系列变频器进行说明，其通讯卡为CBP卡，插在变频器中，由基本装置提供电源。CBP卡有1个9针D型插座用于连接到Profibus-DP系统中去。

在本实施例中上级CPU采用西门子可编程S7-300系列的CPU315-2，变频器采用内插CBP卡的6SE70系列变频器，通讯卡为CBP卡，插在变频器中，由基本装置提供电源。CBP卡有1个9针D型插座用于连接到Profibus-DP系统中去。由于CPU315-2系统本身具有Profibus-DP接口，所以无需另外的通讯接口单元及转换接口，从而大大减少了现场接线，降低了工程造价。9针D型插座的各位含义如表1所示：

表1 9针D型插座的各位含义

在本装置中，上一级上级CPU作为主站，变频器作为从站。工作时，主站传送变频器运行指令给从站，同时介绍变频器反馈回来的运行状态及故障报警状态。变频器在主站的指挥下运行，并且将运行的信息及时送到主站。

变频器现场总线控制系统若从软件角度看，其核心内容是现场总线的通讯协议。如图2所示，Profibus-DP的通讯协议(即上级CPU与通讯卡之间)的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议尾。参数值PWK是变频器运行时要定义的一些功能码，如最大频率、加/减速时间、基本频率等。过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。PWK和PZD合起来定义为参数过程数据对象，即PPO。Profibus-DP共有2类5种类型的PPO：一类是无PKW而有2个字或6个字或10个字的PZD，另一类是有PKW且还有2个字、6个字或10个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互补影响，均各自独立工作，从而使变频器能够按照上级CPU的指令运行。

变频器群控系统应用现场总线连成网络后，除了在上级CPU进行编程外，在每个变频器上也有进行设当的设置。

西门子6SE70系列变频器插入CBP卡后，组成图1所示的现场总线控制装置后的设置步骤如图3所示，其中P053、P060、P711～P721、P918是变频器的功能码，这些功能码必须经过设定后，变频器才能和上CPU进行数据交换，完成电机调速功能。

变频器运行时，只有将频率设定值和速度实际值与实际的控制通道连接起来，变频器才能按照主站的指令运行，同时将实际值反馈到主站，系统工作时，CBP卡将接收到的数据存储在自身的内存中，然后通过模拟量连接器，将每1个过程数据PZDi(i＝1～10)与控制通道连接起来。例如过程数据PZD2通过模拟量连接器K3001作为频率的主设定，如图4所示。在图4中K3001～K3010为16位单字模拟量连接器，KK3032、KK3035、KK3036为32位双字模拟量连接器，B3100～B3115为开关量连接器，用于连接PZD的第1个字。P734是用于选择状态实际值连接量得功能码，P554是用于选择变频器启动和停止功能连接量得功能码。在变频器上，主给定控制通道的设定为：P554.1＝B3100(控制字0位)、P555.1＝B3101(控制字1位)、P443.1＝B3102(主设定)、P588.1＝3411(控制字28位)，实际值控制通道的设定为：P734.1＝K032(状态字1)、P734.2＝KK151(实际速度值)、P734.4＝K033(状态字2)。变频器通过上述设置后，即可按照上一级自动化系统的要求运行。

本实用新型和传统的变频器控制系统相比，具有很多优越性，如：①控制室和现场变频器间可利用多种传输介质，如双绞线、光纤、同轴电缆等，提高了不同场合的适应性；②系统中的多台变频器只用1条物理介质完成数据传输，从而节省大量现场接线，使安装简便且工程造价低；③采用了数字信号传输技术，避免了信号衰减和共模干扰，还可实现检错和纠错功能。从而极大地提高了信号传输的可靠性和精度；④随着变频器的性能和可靠性的提高，其就地处理数据的功能增强，大多数时间内，变频器只接受频率指令运行，这种现场总线的分散性和变频器本身的自治性的统一，使得整个控制系统的可靠性得到大大加强；⑤由于变频器的运行直接由上一级自动化系统的应用软件指挥，所以当现场工艺改变时只需要更改应用软件就可以了；⑥由Profibus-DP组成的比变频器系统是一种全开放的系统，不同厂家的变频器都可挂到同一总线上运行，解决了因不同品牌不兼容而带来的烦恼。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.基于Profibus-DP的变频器控制装置，其特征在于，包括：

上级CPU；

2.根据权利要求1所述的基于Profibus-DP的变频器控制装置，其特征在于，所述通信电缆，包括双绞线、光纤、同轴电缆。

3.根据权利要求1所述的基于Profibus-DP的变频器控制装置，其特征在于：所述上级CPU采用CPU315-2，所述变频器为西门子6SE70系列变频器，通讯卡为9针D型插座的CBP卡，CBP卡通过同轴电缆线与CPU315-2连接。