楊傳將,徐揚帆,劉紅兵
(武漢船用電力推進裝置研究所,武漢 430064)
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AB控制器與D445通訊性能測試研究
楊傳將,徐揚帆,劉紅兵
(武漢船用電力推進裝置研究所,武漢 430064)
摘 要:AB的控制器與西門子的傳動系統(tǒng)采用Profibus_DP網(wǎng)絡(luò)進行系統(tǒng)集成時,必須采用第三方設(shè)備進行通信連接,本文講述了在實現(xiàn)系統(tǒng)通信功能的情況下,采用不同的第三方模塊、不同的參數(shù)設(shè)置時系統(tǒng)通訊性能測試結(jié)果。
系統(tǒng)集成項目中存在各種供應(yīng)商的各種產(chǎn)品,其中在變頻傳動裝置中西門子的產(chǎn)品占據(jù)了大多數(shù),在PLC控制器中則存在西門子、施耐德、AB眾多產(chǎn)品,在老項目的升級改造中會碰到AB 的PLC需要跟西門子的變頻傳動裝置進行通信的情況。AB公司的Control Logix系列控制器通訊一般采用Control NET或 以太網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)通訊,西門子傳動系統(tǒng)中一般采用經(jīng)典Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通訊,兩套系統(tǒng)分別有各自的通訊協(xié)議,必須采用第三方通訊模塊進行連接。本文測試的系統(tǒng)中的傳動裝置采用D445控制器進行控制,同時負責與AB的控制器進行通訊,第三方通訊模塊采用Prosoft公司生產(chǎn)的MVI56‐ PDPMV1模塊,實現(xiàn)AB控制器與D445控制器之間的Profibus通訊功能。
傳動控制系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)系統(tǒng)的正常通訊功能,還要保證系統(tǒng)運行的實時性、可靠性。因此為了測試系統(tǒng)通訊性能,分別按以下情況進行了系統(tǒng)通訊測試。
1.1單個模塊通訊性能測試
系統(tǒng)中掛載一個第三方通訊模塊進行通訊,編輯程序測試通訊時間與數(shù)據(jù)丟失情況。
D445中設(shè)置程序,實現(xiàn)將MVI56-PDPMV1模塊發(fā)送出去的原數(shù)據(jù)直接傳送回來。假設(shè)通訊N個數(shù)據(jù),控制器中編寫程序,先輸出至MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸出字節(jié)數(shù)值1,待MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸入字節(jié)返回1時,將數(shù)值加1再次輸出至MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸出字節(jié),直至輸入數(shù)值增加至100,此時D445與MVI56-PDPMV1模塊共實現(xiàn)通訊100次,記錄計時器的總通訊時間。在通訊過程中發(fā)現(xiàn), MVI56-PDPMV1模塊的第N個輸入字節(jié)中數(shù)值存在異變?yōu)?,然后又恢復(fù)成原通訊數(shù)據(jù)的情況,似乎在等待下一個數(shù)值傳送過來期間原數(shù)據(jù)丟失了一段時間,程序?qū)⒋祟惽闆r(程序中認為輸出數(shù)據(jù)跟輸入數(shù)據(jù)差值大于1的情況)認為數(shù)據(jù)丟失,并記錄下丟失的次數(shù)和時間。
首先,測試一個MVI56‐ PDPMV1模塊掛載一個D445控制器的性能,通訊240個字節(jié)數(shù)據(jù)。測試時采用四個模塊進行測試,其中最差的一個模塊測試結(jié)果記錄如表1所示。
表1 模塊與單個D445通訊測試結(jié)果
接著,測試一個MVI56‐ PDPMV1模塊與兩個D445控制器進行通訊,兩個D445都是DP從站,與每個D445控制器通訊120個字節(jié)。同樣采用四個模塊進行測試,其中最差的一個模塊測試結(jié)果記錄如表2所示。
1.2多個模塊通訊一致性測試
系統(tǒng)中掛載多個第三方通訊模塊,測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信性能是否一致。
系統(tǒng)測試時選用了四個MVI56‐PDPMV1模塊,并且安裝在AB控制器四個不同的IO子站下,每個MVI56‐ PDPMV1模塊掛兩個D445模塊,各通訊50個字節(jié)數(shù)據(jù)。在控制器中編程,同時向八個D445模塊發(fā)送數(shù)據(jù),記錄返回數(shù)據(jù)的時間,測試結(jié)果如表3所示。
表2 模塊與兩個D445通訊測試結(jié)果
表3 八個D445通訊時間
由以上測試結(jié)果看出,目前AB控制器雖然實現(xiàn)了與西門子變頻器之間的DP通訊,但存在很多問題。不僅通訊數(shù)據(jù)慢,而且四個通訊模塊的通訊時間不一致,存在很大的時間差,并且存在通訊數(shù)據(jù)丟失的情況,嚴重影響了系統(tǒng)的性能。鑒于該情況,系統(tǒng)設(shè)計人員經(jīng)過多次研究采取了如下措施進行了改進:
1)優(yōu)化傳動控制站Control Net總線網(wǎng)絡(luò)性能。由于第三方通訊模塊是連接在系統(tǒng)Control Net總線網(wǎng)的遠程IO上,所以該網(wǎng)絡(luò)的通訊性能直接影響系統(tǒng)與變頻器之間通訊性能。對Control Net總線網(wǎng)進行了如下改進:控制網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)更新時間(NUT)改為4 ms;最大計劃性地址(Max Schedule Address)改為25;最大非計劃性地址(Max Unschedule Address)改為26;網(wǎng)絡(luò)冗余模式選為A/B;加入的中繼器(1786-RPFM)和中繼設(shè)配器(1786-RPA)數(shù)據(jù)均改為4。
系統(tǒng)I/O配置也進行優(yōu)化:對1734-ACNR模塊的通訊模式由“機架優(yōu)化”方式改為“none”;所有模擬量模塊所在機架的1756-CNBR模塊的通訊模式由“機架優(yōu)化”方式改為“none”;將所有1756-OF8模塊的RPI時間由12ms調(diào)整為20ms。
2)采用wood head公司的SST模塊替換MVI56‐ PDPMV1模塊。SST模塊與Prosoft模塊功能類似,都是將Controlnet協(xié)議轉(zhuǎn)化為Profibus DP協(xié)議。在多次修改參數(shù)并測試MVI56‐PDPMV1模塊后,通訊結(jié)果仍不太理想,所以最終選擇了wood head公司的SST模塊來替換MVI56‐ PDPMV1模塊。
為了檢測優(yōu)化后系統(tǒng)通訊性能,利用同一個通訊程序再次對系統(tǒng)通訊性能進行測試。
3.1單個模塊通訊性能測試
四個SST模塊分別與一個D445控制器通信100 個Word數(shù)據(jù)(每個西門子D445控制器輸入輸出均為50個Word數(shù)據(jù)),測試連續(xù)100次數(shù)據(jù)的往返時間進行比對。四個SST模塊中最差的模塊與D445的100次通訊時間連續(xù)10次測試數(shù)據(jù)如表4所示。
3.2通訊一致性
SST模塊與D445控制器通信100個Word數(shù)據(jù)(每個D445控制器輸入輸出均為50 個Word數(shù)據(jù)),用其中一個字檢測各個點返回數(shù)據(jù)的時間,并進行比對。四個點的SST模塊同D445的單次通訊時間連續(xù)10次測試結(jié)果,測試數(shù)據(jù)如表5(時間單位為ms)所示。
表4 改進后通訊時間測試
經(jīng)過改進并最終測試后,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊性能的測試結(jié)果是:四個遠程IO機架上的通訊模塊100次往返通訊時間是5.1~5.3 s ,并且四個模塊的平均單次通訊時間差為0.84~1.84 ms; 八套變頻裝置同時通訊時往返通訊時間為41~62 ms之間,之間最大時間差為21 ms。由此可見,目前狀態(tài)下系統(tǒng)通訊速度較之前已經(jīng)有很大提高,且沒有發(fā)生數(shù)據(jù)丟包的現(xiàn)象,系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定性和性能得到了很大提高。
表5 改進后通訊一致性測試
[1]Prosoft.MVI56_PDPMV1 操作指南,2009.
[2]羅克韋爾自動化.Control Logix控制器設(shè)計指南,2009.
[3]woodhead公司.SST-PB3-CLX User Reference Guide,2012.
Communication Performance of AB Controller with D445
Yang Chuanjiang,Xu Yangfan,Liu Hongbing
(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion,Wuhan 430064,China)
Abstract:When AB controller and SIEMENS drive system are integrated by use of Profibus_DP network,the third party equipment for the communication has to be used.Test results of communication performance are introduced in different third party module and different parameter settings.
Keywords:AB controller; SIEMENS drive system; communication performance
作者簡介:楊傳將(1984-),男,工程師。研究方向:電氣自動化、電氣傳動系統(tǒng)。
收稿日期:2015-09-17
中圖分類號:TP273
文獻標識碼:A 1003-4862(2016) 02-0035-03
關(guān)鍵字:AB控制器 SIEMENS傳動系統(tǒng) 通訊性能