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作者: 发布时间:2013-02-22 来源:中电网 繁体版
1 引言风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件,而其中轴承性能的好坏对齿轮箱的性能起着至关重要的作用。根据用户要求,齿轮箱轴承出厂前要在模拟实际工况的试验机上进行测试。即齿轮箱轴承需在不同转速、载荷下进

1 引言

风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件,而其中轴承性能的好坏对齿轮箱的性能起着至关重要的作用。根据用户要求,齿轮箱轴承出厂前要在模拟实际工况的试验机上进行测试。即齿轮箱轴承需在不同转速、载荷下进行性能试验和寿命试验。齿轮箱轴承转速的改变是由变频器驱动变频电机实现的。变频器运行频率的设定有三种方法:一是通过面板手工调节,这种方式已经不能满足频率频繁变化时使用需要。二是通过变频器的外部接口,外接模拟信号来控制设定频率。这种方式虽然简单,但存在设定频率不准确的问题,当外接模拟信号波动时,变频器的设定频率也随之变化。三是通过变频器的通讯口,利用参数设定指令来进行频率参数设定。这种方法能准确地控制变频器的频率。下面以台达vfd-b系列变频器为例,介绍一种基于labview软件利用串口实现工控机与变频器间通讯,进行频率参数设定、监视输出电流的方法。

2 通讯系统总体设计

本系统所采用的通讯方式是利用美国ni公司的工控机与台达vfd-b系列变频器的rs-485串口通讯。工控机的控制器为 ni pxi-8106,自带1个rs-232通讯串口。由于系统还需要与仪表和plc通讯,而且变频器、仪表和plc三者之间的通讯协议不同,工控机另配有1块串行通讯模块ni pxi-8431(含有两个rs-485串口)。使用工控机rs-232串口和台达变频器的rs-485串口通讯,中间需加rs-232/rs-485转换器,如图1所示。如果使用串行通讯模块ni pxi-8431的rs-485串口,须用db-9连接器连接工控机的rs-485串口与变频器的rs-485串口,如图2所示

系统通讯示意图
图1 系统通讯示意图

系统通讯示意图
图2 系统通讯示意图

3 系统硬件接口

台达vfd-b系列变频器的通讯口引脚定义、db-9连接器引脚定义、rs-232/rs-485转换器的接线端子排列见表1。
表1 接线端子排列

http://www.21ic.com/d/file/201301/ed77ba268e90473c3785877317caea63.jpg

台达vfd-b 系列变频器通讯口使用的是水晶头,只需压两根线,为了减少干扰,通讯线最好使用双绞屏蔽线。使用工控机的rs-485通讯口时,须把db-9的4脚与8脚短接,然后连接变频器的4:sg+,把db-9的5脚与9脚短接,然后连接变频器的3:sg-,见图3。使用工控机的rs-232通讯口时,接线方法是把rs-232/rs-485转换器的d+/a连变频器的4:sg+,d-/b连变频器的3: sg-,见图4。

db-9与变频器rs485连线图
图3 db-9与变频器rs485连线图

rs232/rs485转换器与变频器rs485连线图
图4 rs232/rs485转换器与变频器rs485连线图

3.1 通讯格式说明

在本系统中,工控机与变频器通讯,工控机一侧不仅要设置相应的通讯参数,如通讯地址,波特率,数据位,停止位,变频器一侧也有一些参数需要设置。两者之间的通讯参数设置应一致。

3.2 台达变频器的参数设置

台达变频器的参数设置如表2所示。

表2 变频器通讯参数设置

http://www.21ic.com/d/file/201301/5a70138dc3e8ec24e2266b58ff92495f.jpg

参数设置完以后,变频器需要重新上电,新的参数才会被应用。

3.3 工控机与变频器通讯协议

台达vfd-b系列变频器使用modbus networks 通讯协议。而 modbus可使用asc或 rtu 两种资料编码。asc编码是将所要传送的资料先转换成相对的asc码后再传送,而rtu则是把资料直接传送,不再经过转换。下面以asc模式为例,说明工控机和变频器的主要通信协议如下。

通讯功能码有:

03h:读出寄存器内容

06h:写入一笔资料至寄存器

08h:回路侦测

10h:写入多笔资料至寄存器

由于台达变频器运行频率的单位是0.01hz,当需要的运行频率是20 hz时,应写入数值2000,转换为十六进制是7d0h。频率命令写到内部设定参数2001h寄存器。

例如:对通讯地址01h,写入2000(7d0h)至变频器内部设定参数2001h寄存器,格式见表3。

http://www.21ic.com/d/file/201301/b27e5755582f4bee9f4a1f77baad3ba6.jpg

在测试现场需要时刻观察变频器的输出电流,判断试验机有无异常状况。监视变频器内部参数2104h寄存器可观察变频器的输出电流。

例如:对通讯地址01h,读出2104h寄存器的资料内容,格式见表4。
http://www.21ic.com/d/file/201301/02809efff2caea0804a52a535f76c903.jpg

asc模式的检查码由通讯地址开始到数据内容结束加起来的值,然后取2的补码。

以表3询问讯息为例检查码为:

01h+06h+20h+01h+07h+d0h=ffh,然后取2的补码=01h。


NI工控机与台达变频器通讯的实现
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