基于艾默生EV3000變頻調速監控系統設計

　　本文從計算機對變頻器進行監測和控制的角度，以目前應用較多的艾默生變頻器為控制對象，介紹變頻器的計算機監控系統的硬件構成、軟件設計、以及通訊原理和通訊命令。該系統已在實際項目中經現場測試驗證。

　　1 監控系統硬件結構

　　監控系統硬件總體結構設計中，上位機作為主控單元，為了使計算機與變頻器之間能夠通信，應在兩者之間安裝一個轉換接口，這樣計算機通過RS232／RS485轉換接口連接到EV3000變頻器，通過變頻器驅動控制變頻電機，變頻電機驅動轉臺旋轉。編碼器把電機轉動信息反饋至變頻器，從而實現上位機發送通信命令控制變頻器，變頻器響應命令驅動電機使轉臺動作，編碼器把反饋信息回傳給變頻器，完成控制流程。監控系統的硬件結構如圖1所示。

　　根據實際工作環境，該系統中上位PC機選擇研華工控機，采用EV3000變頻器作為監控系統核心控制器件，使用變頻器可加強系統的保護功能，實現過壓、過流、欠壓、斷路及短路等保護功能；實現了無級調速，調速范圍寬，特性曲線好，控制精度高，節能效果好；變頻電機采用嘉興巨能電機廠生產的YVP系列變頻調速三相異步電動機，該電動機調速范圍寬、振動小、噪聲低、能與各種SPWM變頻裝置相配套。構成交流變頻無級調速系統。

　　2 監控系統通信方式

　　為了實現PC機與變頻器之間的通訊，首先要了解它們之間的通信協議。計算機與變頻器之間采用十六進制數，數據在計算機與變頻器之間自動使用ASCII碼傳輸。PC機后臺為主機，變頻器為從機。采用主機“輪詢”，從機“應答”的通信方式。

　　數據幀結構為：幀頭、用戶數據、幀尾。幀頭：包括起始字節、從機地址；幀尾：校驗數據(異或校驗)；用戶數據：包括參數數據和過程數據；參數數據：包括功能碼操作命令，響應、功能碼號、功能碼設定／實際值，在短幀中沒有參數數據；過程數據：包括主機控制命令／從機狀態響應、主機運行主設定／從機運行實際值。

　　EV3000可以通過長短幀進行通信。短幀用于獨立傳送自動控制系統所需的控制字和狀態字；長幀既包括控制字和狀態字又含有涉及操作控制、觀測、維護以及診斷等的內容(所具有的內容受變頻器自身功能的限制)。本文以長幀為例進行說明。從計算機(控制器)到變頻器的通信發送幀格式如圖2所示。從變頻器到計算機(控制器)的通信接收幀格式如圖3所示。

　　EV3000的參數定標說明如下：

　　1)頻率的定標為1：100。欲使變頻器以50 Hz運轉，則主設定應為1388H(5 000)。

　　2)時間的定標為1：10。欲使變頻器加速時間為30 s，則功能碼設定應為012CH(300)。

　　3)電流的定標為1：10。若變頻器反饋電流為012CH，則該變頻器當前電流為30 A。