罗克韦尔自动化智能MCC柜的通信技术研究
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摘 要 罗克韦尔自动化智能MCC柜的通信具有性价比高、连接方便等特点，文章利用罗克韦尔自动化智能MCC柜来实现网络通信，并且易于连接的设备连接端口以及在分支线上独立的，同时避免了添加或者减少MCC单元所可能造成的通讯链中断，并且给下面单元的设备带来不利影响。
关键词 MCC；罗克韦尔；以太网；通信
中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）227-0097-02
罗克韦尔自动化智能MCC柜的通信具有性价比高、连接方便等特点，通过利用8位的微处理器实现网络通信，具有十分重要的意义。罗克韦尔自动化为马达控制中心相关设备的监视窗口，并且提供相关专门的软件。罗克韦尔自动化智能MCC柜减少了费用昂贵MCC监视画面软件的开发，为用户可以提供方便快捷的解决方案，对于计算机方面的小白也可以方便应对。
1 罗克韦尔（AB）网络关键技术
1.1 ControlNet
为了能够提供可靠的、高速的数据传输，目前主要采用生产者/消费者模式通信。ControlNet速度为恒定的5Mb/s，每条介质链路上支持99个节点，并且在该通信模块上有2位拨动开关，用于设置节点地址，A-B变频器使用1203-CN1通信模块接入ControlNet网络。主控节点的PLC处理器可通过数据链结构、报文方式来监视和修改变频器的参数。同时Controlnet也可用于拓展机架。
1.2 Datalink数据结构
DataLink是一个满足各种异构数据源之间的实时增量同步，分布式、可扩展的数据交换平台。由于罗克韦尔自动化智能MCC柜的通信具有性价比高、连接方便等特点，并且利用8位的微处理器，实现与Internet网络的通信等特点，那么可以通过通信模块的拨动开关来选通/截止某个数据链，则可对变频器读或写2～8个字的数据信息，并且可通过Datalink，PLC处理器每次程序扫描，在这些报文可用块传送读BTR、块传送写BTW或MSG指令传送。
1.3 EtherNet
随着E300等新一代设备的更新，以太网在MCC柜与PLC柜之间的通讯方式变得可行，且逐渐成为主流的通讯方式。每条链上的MCC柜内的每一台设备将被设定一个IP地址，并在RSlogix5000软件组态上添加进每一个设备的型号和IP，与PLC进行通讯。这种方式可以将MCC柜上所挂设备E300/ VFD/SMC的所有参数全部上传，同时也可以在RSlogix5000软件上随时修改所挂设备的参数，如电机功率、电流等。当现场E300设备更换时，也不需要对E300重新设置参数，通过ADC功能可以将之前该IP所设置的参数重新下载至新的E300。
1.4 DeviceNet网络
目前常规传统的MCC通讯方式为DeviceNet；该方式操作简单，且当MCC的DeviceNet网络上某些设备通讯中断时，也不影响后续设备的通讯。
首先需要在机架上配置DNB模块；然后通过D网线连接DNB端和MCC柜设备接入端，并且需在DNB端和D网最末端配置终端电阻，然后在每个E3/VFD/SMC上的两位节点拨码上给设好不同的节点地址，最后通过RSNetWorx for devicenet软件将该条D网所挂设备扫上之后，双击进去各个设备，修改其性能参数。
以下通过具体例子讲述DeviceNet网络对网络电流与通信距离的要求：
将MCC柜上所挂设备E300/VFD/SMC的所有参数全部上传，同时也可以在RSlogix5000软件上随时修改所挂设备的参数，如电机功率、电流等。当现场E300设备更换时，也不需要对E300重新設置参数，通过ADC功能可以将之前该IP所设置的参数重新下载至新的E300。
通过上述研究，在机架上配置DNB模块；然后通过D网线连接DNB端和MCC柜设备接入端，并且需在DNB端和D网最末端配置终端电阻，然后在每个E3/VFD/SMC上的两位节点拨码上给设好不同的节点地址，最后通过RSNetWorx for devicenet软件将该条D网所挂设备扫上之后，双击进去各个设备，修改其性能参数。
2 系统逻辑结构的设计
2.1 智能电机保护和控制元件
罗克韦尔自动化公司E3采用可精确测量低载电流和起动电流来为电机提供可靠保护，E3智能电机保护器摒除常规的电流互感器测量方法，所有元件有DeviceNet通讯接口以及支持元件自动替换功能，霍尔元件测量电流其测量精度与电流的大小和频率无关。可连接在同一个网段上，可利用罗克韦尔AB的Rslogix 5000 PLC编程组态软件进行参数的修改以及编写程序等操作。
2.2 测试方式
罗克韦尔自动化提供免费软件RSNetWorx for DeviceNet/RSNetWorx for ControlNet，其具有如下优点。
1）罗克韦尔自动化软件可以调试和解决网络设备问题，由此减少网络故障时间和成本。
2）罗克韦尔自动化软件可以用于最小化调试一个系统的初始化启动时间，从而节省项目成本。
3）罗克韦尔自动化软件可以检测网络设备需要的预防性维护，防止系统瘫痪。
例如，Network Media Checker可以用于测试全部电缆长度，主要包括干线和支线。
3 结论
罗克韦尔自动化智能MCC柜无论是在以太网通讯还是设备网通信技术上都具有性价比高、连接方便等特点，本文利用罗克韦尔自动化智能MCC柜来实现网络通信。结果表明，利用罗克韦尔自动化智能MCC柜来实现网络通信，并且易于连接的设备连接端口以及在分支线上独立的，同时避免了添加或者减少MCC单元给下面单元的设备带来不利影响。
參考文献
[1]文晓.罗克韦尔自动化：助力用户实现智能工厂愿景[J].自动化博览，2018（1）.
[2]张宇爽.EtherNet/IP工业以太网的性能研究与应用[D].北京：北京交通大学，2016.
[3] Padhee V， Sahoo A， Ned M. Modulation Techniques for Enhanced Reduction in Common Mode Voltage and Output Voltage Distortion in Indirect Matrix Converters[J]. IEEE Transactions on Power Electronics， 2017， PP（99）：1-1.
[4] Dekka A， Wu B， Fuentes R L， et al. Evolution of Topologies， Modeling， Control Schemes， and Applications of Modular Multilevel Converters[J]. IEEE Journal of Emerging & Selected Topics in Power Electronics， 2017，PP（99）：1.
[5]邓华效.罗克韦尔自动化平台在管式输送机中的应用[J].铜业工程，2016（3）：90-93.
[6]Padhee V， Sahoo A K， Mohan N. Modulation technique for common mode voltage reduction in a matrix converter drive operating with high voltage transfer ratio[C]// IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition. IEEE， 2016：1982-1988.
[7] Dekka A， Wu B， Zargari N R， et al. A Space-Vector PWM-Based Voltage-Balancing Approach With Reduced Current Sensors for Modular Multilevel Converter[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2016， 63（5）：2734-2745.
关键词 MCC；罗克韦尔；以太网；通信
中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）227-0097-02
罗克韦尔自动化智能MCC柜的通信具有性价比高、连接方便等特点，通过利用8位的微处理器实现网络通信，具有十分重要的意义。罗克韦尔自动化为马达控制中心相关设备的监视窗口，并且提供相关专门的软件。罗克韦尔自动化智能MCC柜减少了费用昂贵MCC监视画面软件的开发，为用户可以提供方便快捷的解决方案，对于计算机方面的小白也可以方便应对。
1 罗克韦尔（AB）网络关键技术
1.1 ControlNet
为了能够提供可靠的、高速的数据传输，目前主要采用生产者/消费者模式通信。ControlNet速度为恒定的5Mb/s，每条介质链路上支持99个节点，并且在该通信模块上有2位拨动开关，用于设置节点地址，A-B变频器使用1203-CN1通信模块接入ControlNet网络。主控节点的PLC处理器可通过数据链结构、报文方式来监视和修改变频器的参数。同时Controlnet也可用于拓展机架。
1.2 Datalink数据结构
DataLink是一个满足各种异构数据源之间的实时增量同步，分布式、可扩展的数据交换平台。由于罗克韦尔自动化智能MCC柜的通信具有性价比高、连接方便等特点，并且利用8位的微处理器，实现与Internet网络的通信等特点，那么可以通过通信模块的拨动开关来选通/截止某个数据链，则可对变频器读或写2～8个字的数据信息，并且可通过Datalink，PLC处理器每次程序扫描，在这些报文可用块传送读BTR、块传送写BTW或MSG指令传送。
1.3 EtherNet
随着E300等新一代设备的更新，以太网在MCC柜与PLC柜之间的通讯方式变得可行，且逐渐成为主流的通讯方式。每条链上的MCC柜内的每一台设备将被设定一个IP地址，并在RSlogix5000软件组态上添加进每一个设备的型号和IP，与PLC进行通讯。这种方式可以将MCC柜上所挂设备E300/ VFD/SMC的所有参数全部上传，同时也可以在RSlogix5000软件上随时修改所挂设备的参数，如电机功率、电流等。当现场E300设备更换时，也不需要对E300重新设置参数，通过ADC功能可以将之前该IP所设置的参数重新下载至新的E300。
1.4 DeviceNet网络
目前常规传统的MCC通讯方式为DeviceNet；该方式操作简单，且当MCC的DeviceNet网络上某些设备通讯中断时，也不影响后续设备的通讯。
首先需要在机架上配置DNB模块；然后通过D网线连接DNB端和MCC柜设备接入端，并且需在DNB端和D网最末端配置终端电阻，然后在每个E3/VFD/SMC上的两位节点拨码上给设好不同的节点地址，最后通过RSNetWorx for devicenet软件将该条D网所挂设备扫上之后，双击进去各个设备，修改其性能参数。
以下通过具体例子讲述DeviceNet网络对网络电流与通信距离的要求：
将MCC柜上所挂设备E300/VFD/SMC的所有参数全部上传，同时也可以在RSlogix5000软件上随时修改所挂设备的参数，如电机功率、电流等。当现场E300设备更换时，也不需要对E300重新設置参数，通过ADC功能可以将之前该IP所设置的参数重新下载至新的E300。
通过上述研究，在机架上配置DNB模块；然后通过D网线连接DNB端和MCC柜设备接入端，并且需在DNB端和D网最末端配置终端电阻，然后在每个E3/VFD/SMC上的两位节点拨码上给设好不同的节点地址，最后通过RSNetWorx for devicenet软件将该条D网所挂设备扫上之后，双击进去各个设备，修改其性能参数。
2 系统逻辑结构的设计
2.1 智能电机保护和控制元件
罗克韦尔自动化公司E3采用可精确测量低载电流和起动电流来为电机提供可靠保护，E3智能电机保护器摒除常规的电流互感器测量方法，所有元件有DeviceNet通讯接口以及支持元件自动替换功能，霍尔元件测量电流其测量精度与电流的大小和频率无关。可连接在同一个网段上，可利用罗克韦尔AB的Rslogix 5000 PLC编程组态软件进行参数的修改以及编写程序等操作。
2.2 测试方式
罗克韦尔自动化提供免费软件RSNetWorx for DeviceNet/RSNetWorx for ControlNet，其具有如下优点。
1）罗克韦尔自动化软件可以调试和解决网络设备问题，由此减少网络故障时间和成本。
2）罗克韦尔自动化软件可以用于最小化调试一个系统的初始化启动时间，从而节省项目成本。
3）罗克韦尔自动化软件可以检测网络设备需要的预防性维护，防止系统瘫痪。
例如，Network Media Checker可以用于测试全部电缆长度，主要包括干线和支线。
3 结论
罗克韦尔自动化智能MCC柜无论是在以太网通讯还是设备网通信技术上都具有性价比高、连接方便等特点，本文利用罗克韦尔自动化智能MCC柜来实现网络通信。结果表明，利用罗克韦尔自动化智能MCC柜来实现网络通信，并且易于连接的设备连接端口以及在分支线上独立的，同时避免了添加或者减少MCC单元给下面单元的设备带来不利影响。
參考文献
[1]文晓.罗克韦尔自动化：助力用户实现智能工厂愿景[J].自动化博览，2018（1）.
[2]张宇爽.EtherNet/IP工业以太网的性能研究与应用[D].北京：北京交通大学，2016.
[3] Padhee V， Sahoo A， Ned M. Modulation Techniques for Enhanced Reduction in Common Mode Voltage and Output Voltage Distortion in Indirect Matrix Converters[J]. IEEE Transactions on Power Electronics， 2017， PP（99）：1-1.
[4] Dekka A， Wu B， Fuentes R L， et al. Evolution of Topologies， Modeling， Control Schemes， and Applications of Modular Multilevel Converters[J]. IEEE Journal of Emerging & Selected Topics in Power Electronics， 2017，PP（99）：1.
[5]邓华效.罗克韦尔自动化平台在管式输送机中的应用[J].铜业工程，2016（3）：90-93.
[6]Padhee V， Sahoo A K， Mohan N. Modulation technique for common mode voltage reduction in a matrix converter drive operating with high voltage transfer ratio[C]// IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition. IEEE， 2016：1982-1988.
[7] Dekka A， Wu B， Zargari N R， et al. A Space-Vector PWM-Based Voltage-Balancing Approach With Reduced Current Sensors for Modular Multilevel Converter[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2016， 63（5）：2734-2745.
无线通信论文：http://tx.hanhaiqikan.cn/wuxiantongxinlw
通信技术论文：http://tx.hanhaiqikan.cn/tongxinjishulw