【導(dǎo)讀】齒輪箱在風(fēng)力發(fā)電機中是關(guān)鍵元器件,齒輪箱的性能決定軸承性能的好壞。用戶要求齒輪箱軸承在出廠前進行模擬測試。從壽命、載荷性能、和不同轉(zhuǎn)速的角度來進行測試。變頻器驅(qū)動變頻電機,才能夠?qū)崿F(xiàn)對齒輪箱軸承轉(zhuǎn)速的控制。設(shè)定變頻器運行頻率從三方面著手:一是通過變頻器的通訊口,頻率參數(shù)設(shè)定需要通過指令來完成。二是通過面板手工調(diào)節(jié),這種方式對頻率頻繁變化不能運用自如,已經(jīng)被逐漸取代。三是通過變頻器的外部接口,頻率設(shè)定要通過外接模擬信號來控制。這種方式存在頻率設(shè)定不準(zhǔn)確的問題。文中介紹了一種在labview軟件的平臺上,利用串口實現(xiàn)工控機結(jié)合變頻器的通訊,從而有效的對輸出電流進行監(jiān)視,對頻率參數(shù)進行設(shè)定。
1、通訊格式說明
在本系統(tǒng)中,工控機與變頻器通訊,工控機一側(cè)不僅要設(shè)置相應(yīng)的通訊參數(shù),如通訊地址,波特率,數(shù)據(jù)位,停止位,變頻器一側(cè)也有一些參數(shù)需要設(shè)置。兩者之間的通訊參數(shù)設(shè)置應(yīng)一致。
2、變頻器的參數(shù)設(shè)置
表1:臺達變頻器的參數(shù)設(shè)置:
參數(shù)設(shè)置完以后,變頻器需要重新上電,新的參數(shù)才會被應(yīng)用。
3、通訊系統(tǒng)總體設(shè)計
本系統(tǒng)所采用的通訊方式是利用美國ni公司的工控機與臺達vfd-b系列變頻器的rs-485串口通訊。工控機的控制器為nipxi-8106,自帶1個rs-232通訊串口。由于系統(tǒng)還需要與儀表和plc通訊,而且變頻器、儀表和plc三者之間的通訊協(xié)議不同,工控機另配有1塊串行通訊模塊nipxi-8431(含有兩個rs-485串口)。使用工控機rs-232串口和臺達變頻器的rs-485串口通訊,中間需加rs-232/rs-485
轉(zhuǎn)換器,如圖1所示。如果使用串行通訊模塊nipxi-8431的rs-485串口,須用db-9連接器連接工控機的rs-485串口與變頻器的rs-485串口,如圖2所示。
4、系統(tǒng)硬件接口
臺達vfd-b系列變頻器的通訊口引腳定義、db-9連接器引腳定義、rs-232/rs-485轉(zhuǎn)換器的接線端子排列見表2。
表2:
接線端子排列
臺達vfd-b系列變頻器通訊口使用的是水晶頭,只需壓兩根線,為了減少干擾,通訊線最好使用雙絞屏蔽線。使用工控機的rs-485通訊口時,須把db-9的4腳與8腳短接,然后連接變頻器的4:sg+,把db-9的5腳與9腳短接,然后連接變頻器的3:sg-,見圖3。使用工控機的rs-232通訊口時,接線方法是把rs-232/rs-485轉(zhuǎn)換器的d+/a連變頻器的4:sg+,d-/b連變頻器的3:sg-,見圖4。
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5、通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計
labview語言是美國ni公司為適應(yīng)計算機和軟件技術(shù)的發(fā)展、加快儀器的開發(fā)和完善其功能而推出的。它使用圖形化編程語言編程,執(zhí)行程序的順序是由數(shù)據(jù)流決定的,而不是傳統(tǒng)文本語言的按命令行順序連續(xù)執(zhí)行。labview語言具有界面友好、易學(xué)易懂、開發(fā)周期短等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等領(lǐng)域。
在labview中進行串口通訊主要利用visa函數(shù)。 包括visa configure serial port 、visa write、 visa read 、 visa close等 vi。 利用串口發(fā)送數(shù)據(jù),讀取數(shù)據(jù)的程序如下:
第一步:初始化端口,設(shè)定端口號、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗等。
第二步:利用visa write.vi 發(fā)送數(shù)據(jù)。
第三步:如需從串口讀取數(shù)據(jù),可利用visa read.vi 讀取數(shù)據(jù)。
第四步:如串口不再使用,可利用visa close .vi關(guān)閉串口。
在labview 2009基本串行寫入和讀取程序框圖如圖5。
6、工控機與變頻器通訊協(xié)議
臺達vfd-b系列變頻器使用modbus networks 通訊協(xié)議。而 modbus可使用ascⅱ或 rtu兩種資料編碼。ascⅱ編碼是將所要傳送的資料先轉(zhuǎn)換成相對的ascⅱ碼后再傳送,而rtu則是把資料直接傳送,不再經(jīng)過轉(zhuǎn)換。下面以ascⅱ模式為例,說明工控機和變頻器的主要通信協(xié)議如下。
通訊功能碼有:
03h:讀出寄存器內(nèi)容
06h:寫入一筆資料至寄存器
08h:回路偵測
10h:寫入多筆資料至寄存器
由于臺達變頻器運行頻率的單位是0.01hz,當(dāng)需要的運行頻率是20
hz時,應(yīng)寫入數(shù)值2000,轉(zhuǎn)換為十六進制是7d0h。頻率命令寫到內(nèi)部設(shè)定參數(shù)2001h寄存器。
例如:對通訊地址01h,寫入2000(7d0h)至變頻器內(nèi)部設(shè)定參數(shù)2001h寄存器,格式見表3。
在測試現(xiàn)場需要時刻觀察變頻器的輸出電流,判斷試驗機有無異常狀況。監(jiān)視變頻器內(nèi)部參數(shù)2104h寄存器可觀察變頻器的輸出電流。
例如:對通訊地址01h,讀出2104h寄存器的資料內(nèi)容,格式見表4。
ascⅱ模式的檢查碼由通訊地址開始到數(shù)據(jù)內(nèi)容結(jié)束加起來的值,然后取2的補碼。
以表3詢問訊息為例檢查碼為:
01h+06h+20h+01h+07h+d0h=ffh,然后取2的補碼=01h。
結(jié)語:本文中標(biāo)新立異的地方在于利用labview軟件平臺使工控機結(jié)合變頻器實現(xiàn)通訊,利用串口對變頻器進行直觀的控制,更加有利于對變頻器的的監(jiān)視,以及對變頻器的參數(shù)進行設(shè)定,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
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