【導(dǎo)讀】齒輪箱在風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jìn)行模擬測(cè)試。從壽命、載荷性能、和不同轉(zhuǎn)速的角度來(lái)進(jìn)行測(cè)試。變頻器驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī),才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)齒輪箱軸承轉(zhuǎn)速的控制。設(shè)定變頻器運(yùn)行頻率從三方面著手:一是通過(guò)變頻器的通訊口,頻率參數(shù)設(shè)定需要通過(guò)指令來(lái)完成。二是通過(guò)面板手工調(diào)節(jié),這種方式對(duì)頻率頻繁變化不能運(yùn)用自如,已經(jīng)被逐漸取代。三是通過(guò)變頻器的外部接口,頻率設(shè)定要通過(guò)外接模擬信號(hào)來(lái)控制。這種方式存在頻率設(shè)定不準(zhǔn)確的問(wèn)題。文中介紹了一種在labview軟件的平臺(tái)上,利用串口實(shí)現(xiàn)工控機(jī)結(jié)合變頻器的通訊,從而有效的對(duì)輸出電流進(jìn)行監(jiān)視,對(duì)頻率參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
1、通訊格式說(shuō)明
在本系統(tǒng)中,工控機(jī)與變頻器通訊,工控機(jī)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(tái)達(dá)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(huì)被應(yīng)用。
3、通訊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)所采用的通訊方式是利用美國(guó)ni公司的工控機(jī)與臺(tái)達(dá)vfd-b系列變頻器的rs-485串口通訊。工控機(jī)的控制器為nipxi-8106,自帶1個(gè)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(jī)另配有1塊串行通訊模塊nipxi-8431(含有兩個(gè)rs-485串口)。使用工控機(jī)rs-232串口和臺(tái)達(dá)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(jī)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(tái)達(dá)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(jiàn)表2。
表2:
接線端子排列
臺(tái)達(dá)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(jī)的rs-485通訊口時(shí),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(jiàn)圖3。使用工控機(jī)的rs-232通訊口時(shí),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(jiàn)圖4。
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5、通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
labview語(yǔ)言是美國(guó)ni公司為適應(yīng)計(jì)算機(jī)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(yǔ)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(yǔ)言的按命令行順序連續(xù)執(zhí)行。labview語(yǔ)言具有界面友好、易學(xué)易懂、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn),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(jìn)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(hào)、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)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(jī)與變頻器通訊協(xié)議
臺(tái)達(dá)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(duì)的ascⅱ碼后再傳送,而rtu則是把資料直接傳送,不再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換。下面以ascⅱ模式為例,說(shuō)明工控機(jī)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(cè)
10h:寫入多筆資料至寄存器
由于臺(tái)達(dá)變頻器運(yùn)行頻率的單位是0.01hz,當(dāng)需要的運(yùn)行頻率是20
hz時(shí),應(yīng)寫入數(shù)值2000,轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)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(duì)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(jiàn)表3。
在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)需要時(shí)刻觀察變頻器的輸出電流,判斷試驗(yàn)機(jī)有無(wú)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(duì)通訊地址01h,讀出2104h寄存器的資料內(nèi)容,格式見(jiàn)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(lái)的值,然后取2的補(bǔ)碼。
以表3詢問(wèn)訊息為例檢查碼為:
01h+06h+20h+01h+07h+d0h=ffh,然后取2的補(bǔ)碼=01h。
結(jié)語(yǔ):本文中標(biāo)新立異的地方在于利用labview軟件平臺(tái)使工控機(jī)結(jié)合變頻器實(shí)現(xiàn)通訊,利用串口對(duì)變頻器進(jìn)行直觀的控制,更加有利于對(duì)變頻器的的監(jiān)視,以及對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
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