摘要：介紹PF700變頻器及設備網在大型煤電工程風冷系統(tǒng)中的應用;詳細介紹1756系統(tǒng)通過第3方模塊和Modbus網絡進行通信的方法. 關鍵詞：變頻器 設備網 Modbus通信 1 工程慨況 陜西國華錦界發(fā)電廠總設計容量為4800兆瓦，分四期建設，每期為2X600兆瓦，發(fā)電機冷卻系統(tǒng)采用變頻器風冷方案（見圖1、圖2和圖3）。 [align=center] 圖1 風冷島仰視 圖2 風冷島鳥瞰圖（模型）[/align] 冷卻系統(tǒng)配置AB公司PowerFlexF700系列20BC205A3ANNADC0型110KW變頻器4X56臺，四期共配224臺。變頻器拖動變頻電機，使直徑10米的風機旋轉，從而將地面冷空氣向上噴射到盤管，進行熱交換。這種風冷方式比傳統(tǒng)的水冷方式，每年可節(jié)約用水大約3400萬立方米，特別適用于干旱少雨的地區(qū)。 變頻器的啟動/停車及輸出頻率的調節(jié)既可以在變頻器室就地控制，也可以在DCS監(jiān)控中心遠程控制。變頻器的運行信息（啟動/停車/故障、輸出電流、輸出頻率等）通過硬接線和DeviceNet網絡兩個不同的途徑同時送到DCS監(jiān)控中心，組成互為冗余的信息系統(tǒng)。 系統(tǒng)調試時，在PC機上安裝RSLogix5000、RSNetWorx for DeviceNet、RSLinx Classic Gateway軟件。目前一、二期已經建成并網發(fā)電,三、四期正在施工中.圖3是二期變頻器控制室. [align=center] 圖3 變頻器室一角[/align] 2 變頻器控制[1] [align=center] 圖4 變頻器控制原理圖[/align] ①運行模式 變頻器有手動和自動兩種運行模式。參數P361=7，P320=01 手動模式：，P90=2，P325=10，P326=0 將開關S5打到“手動”位置，將開關S3打到“運行”位置，KA1吸合，變頻器啟動；S3打到“停車”位置，KA1釋放，變頻器停車。變頻器輸出頻率通過電位器R給定。 自動模式：P93=1，P322=20，P323=4，P364=15 將開關S5打到“自動”位置，當DCS輸出S4閉合時，繼電器KA2吸合并自保，變頻器啟動，當DCS輸出S1斷開時，繼電器KA2釋放，變頻器停車。輸出頻率由DCS送到端子1-2的電流給定。 ②硬接線通信：參數P340=11，P342=0，P343=20，P344=4，P345=2，P346=20，P347=4，端子6-7輸出頻率信號，端子8-9輸出電流信號。 ③故障保護：P380=1，P362=2，P363=0，變頻器故障時，端子11-12閉合，繼電器KA3吸合，燈亮，停車，將開關S2打到旋轉“清除”位置，S2閉合，通過端子28清除故障。 ④運行信號：設置P384=4，變頻器運行時端子15-16接通，繼電器KA4吸合，運行燈亮 3 設備網 構建設備網的目的是將變頻器的輸出電流、輸出電壓和輸出頻率傳送到DCS系統(tǒng)，和硬接線組成冗余的信息通信。 按照風冷島風機的布局，將變頻器分成8排，每排7臺。56臺變頻器分成2個網絡，分別由兩塊1756-DNB模塊控制，1-28號變頻器由地址為61的模塊控制，29-56號變頻器由地址為62的模塊控制。 通信適配器型號為20-COMM-D。適配器主要參數設置如下表[2]： 特別應該指出：參數10和11設置為3可以確保當通信失敗或掃描器故障時變頻器仍保持正常運行。 [align=center] 圖5 設備網[/align] 設備網通信模塊指示器： 正常運行時，模塊面板上排顯示器顯示“A#62 RUN”，下排MOD/NET，I/O，OK三個LED燈綠色常亮，其中“62”是模塊的節(jié)點號。 當通信故障（例如斷線）時：模塊面板上排顯示器顯示“A#62 RUN N#43 E#78”，下排MOD/NET紅色閃動，I/O，OK綠色常亮，表示第43號節(jié)點故障，故障碼78。 當網絡失電時：顯示“No Network Power”, MOD/NET紅色閃動，I/O燈不亮，OK綠色常亮. 設備網電纜為BELDEN 3082A,網絡電源為AB 1606-XLE DC24V10A.。 4 MODBUS通信 由于上位機和PLC通信使用Modbus協議，因此，在機架1#槽插入美國Prosoft公司的通信模塊：MVI56-MCM（插在1#槽的原因是：和模塊同時提供的樣例程序是對1#槽編制的，如果插在其他槽，需要對樣例程序進行修改）[3]。 Modbus協議是一種通用的工業(yè)標準，應用十分廣泛，特別是近幾年，筆者為用戶進行系統(tǒng)設計時，經常遇到Modbus自動化儀表和AB PLC通信問題，例如：污水處理廠、發(fā)電廠等。如何使用第三方模塊，用戶和設計/調試人員都比較生疏，為此，本文就MVI56-MCM模塊在AB PLC系統(tǒng)中的使用方法進行較詳細的討論，供同行參考。 MVI56-MCM模塊是Modbus網絡和Allen-Bradley backplane之間的一個網關，在Modbus網絡上異步傳送來自于ControlLogix處理器的數據。模塊內部有5000個字的繼存器，用于處理器和Modbus網絡之間的數據交換。 4．1 模塊的使用 使用模塊的第1步是設置模塊： 把樣例程序復制到工程中并按圖6、圖7進行配置（樣例程序可以在模塊所附的光盤上找到，中文說明書可以在Prosoft網站上找到）。 圖6是配置輸入/輸出鏡象空間。模塊的輸入鏡象是250個字，輸出鏡象是248個字，它的作用是：當模塊和ControlLogix進行雙向數據交換時作為數據緩沖區(qū)。這些工作在把樣例程序復制到工程后程序自動完成。模塊數據結構也同時自動完成（圖7）。 [align=center] 圖6 配置輸入/輸出 圖7 用戶定義數據 圖8 配置通信參數[/align] 按圖8配置通信：打開Controller Tags，展開MCM文件夾，對通信速率、數據位、停止位、校驗、站號進行配置。 port1設置： MCM.port1.enabled=1 MCM.port1 .type=1 MCM.port1 .baudrate=19200 MCM.port1.databits=8 MCM.port1.stopbits=1 MCM.port1.slaveID=1（1#站） 同樣port2設置為: MCM.port2.slaveID=2（2#站） 最后用模塊自帶的電纜通過設置/調試端口將它下載到模塊,配置工作結束（下載時把模塊跳線插到“SETUP”位置，結束后恢復到“RUN”位置）。 使用模塊的第2步是編制應用程序（見圖9）。 Modbus串行鏈路協議是一個主-從協議，采用請求-響應方式，主站發(fā)出帶有從站地址的請求報文，具有該地址的從站收到后發(fā)出響應報文進行應答。串行總線中只有一個主站，可以有1-127個從站。Modbus通信只能由主站發(fā)起，子站在沒有收到來自主站的請求時，不會發(fā)送數據，子站之間也不會互相通信。 本例中為了把變頻器的實時運行數據通過Modbus網絡傳送到DCS系統(tǒng)，按下面3個步驟進行： 第1步：在MainRoutine中添加梯級1和2（見圖10），圖9中MainProgram是樣例程序。作用:啟動設備網掃描模塊。 第2步：編制程序main，作用：把變頻器的數據寫入模塊的數據區(qū)（見圖12）。 [align=center] 圖9 用戶程序 圖10 MainRoutine 圖11 main 圖12 寫入變頻器數據 圖13用MSG指令讀取參數值 圖14 設置路徑[/align] 圖12是讀取節(jié)點1變頻器的輸出電流、輸出電壓和輸出頻率的梯形圖。其中，梯級0和梯級1是讀取輸出電流值并將其放在MCM.WriteData[0]和MCM.WriteData[1]中。梯級2和梯級3是讀取輸出電壓值并將其放在MCM.WriteData[2]和MCM.WriteData[3]中。梯級4和梯級5是讀取輸出頻率值并將其放在MCM.WriteData[4]和MCM.WriteData[5]中。每一個參數占2個字。圖13、14是MSG指令的配置。 第3步：對樣例程序和用戶程序進行規(guī)劃，圖15表示先執(zhí)行樣例程序后執(zhí)行用戶程序。 [align=center] 圖15 程序排定[/align] 圖16是數據傳送結果，圖中：1#變頻器輸出頻率為34.1hz,電壓為270.7v,電流為0（輸出未接電動機）。 [align=center] 圖16 節(jié)點1讀取的參數[/align] 讀取變頻器輸出頻率的另一個方法： 由于變頻器的輸出頻率是隱式信息，1#變頻器上傳到PLC的數據被映射到 2：I.DATA[0]，見圖17。這個32位字的前16位是狀態(tài)字，后16位是變頻器輸出頻率值。因此，可以用COP命令將它讀出。 [align=center] 圖17 1#變頻器輸入映射[/align] 4．2 輸出連接 Modbus串行鏈路系統(tǒng)在物理層可以使用不同的物理接口。最常用的是兩線制RS-485接口, 只需要短距離點對點通信時,也可以使用RS-232C串行接口. 模塊有兩個RJ45連接口用于和Modbus網絡連接。端口可以通過設置運作在RS-485連接、RS-422連接，最大通信距離1219米；或RS-232C連接,最大通信距離15米。 模塊自帶1454-9F型轉接頭，按照所附“RS-422/RS485Wiring instructions”表格接線,采用RS485或RS422方式接入Modbus網絡，電纜連接見圖5。 4．3 Modbus通信的模擬 在離線狀態(tài)下，可以利用隨模塊一起提供的光盤內的工具進行模擬。 ①將調試用PC機的COM1端口設置為:19200/8/1/無;關閉RSLinx;用模塊提供的電纜把PC機COM1口和模塊配置/調試口連接起來。 ②打開模塊所附光盤inRAx\Utilities\Modscan\解壓縮后運行modscan.exe. 設置串口: setup\serial\com1:19200/8/1/無（圖17）, 掃描速率選擇為50ms. [align=center] 圖18端口設置[/align] ③程序激活后得到圖19,圖中顯示從40001開始的100個寄存器,對應于MCM.writeData[0]到MCM.writeData[99],地址40043對應于MCM.writeData[42]=16252 [align=center] 圖19 運行數據[/align] 5 結束語 羅克韋爾自動化集成架構作為一種技術框架,將車間現場不同的應用項目通過統(tǒng)一的控制、可視化和通信平臺集成在一起。這樣一來,所有的數據都能夠在整個企業(yè)內進行無縫的傳遞. 本工程充分發(fā)揮了集成架構的核心作用.全部工程完成后,224臺變頻器的實時運行數據將通過設備網傳送到DCS控制中心,實現集中管理和分散控制的目的。 參考文獻 [1] Rockwell Automation: PowerFlex700變頻器用戶手冊 [2] Rockwell Automation: PowerFlex700 DeviceNet Adapter 20-COMM-D User Manual [3] ProSoft technology:MVI56-MCM用戶手冊