摘要： 法國立達(dá)公司加彈機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分采用了KEB變頻器，其與上位機(jī)的通訊協(xié)議為DIN 66019協(xié)議。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況使用Danfoss變頻器替換KEB變頻器。丹佛斯變頻器采用FC通訊協(xié)議。故需要開發(fā)專用的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，完成DIN 66019通訊協(xié)議到Danfoss FC通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換工作。
關(guān)鍵詞：丹佛斯 變頻器 加彈機(jī) KEB 立達(dá)
Abstract: The drive part of textured machine from France Rieter Company used KEB inverter, it communicates with Host controller under DIN 66019 protocol. Now the KEB inverters are replaced by Danfoss inverters according to the actual situation for equipment maintains and upgrades. Danfoss FC protocol is applied in Danfoss inverter. So a protocol conversion gateway for completing the task of conversion between DIN 66019 protocol and Danfoss FC protocol is needed.
Keywords: Danfoss   Inverter   Textured machine   KEB   Rieter
1．引言
數(shù)年前化纖工業(yè)蓬勃發(fā)展時(shí)期國內(nèi)有很多來自法國立達(dá)公司的加彈機(jī)生產(chǎn)線投運(yùn)，如圖1所示。加彈機(jī)是化纖生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其包括上油、黑輥、橫動(dòng)、羅拉、假捻和菱邊成型的高穩(wěn)定性和高精度要求的驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過十余年生產(chǎn)運(yùn)行，電氣驅(qū)動(dòng)部件老化，故障增多，設(shè)備維護(hù)工作量大，而該部分的主要部件—原裝的老型號(hào)KEB變頻器因廠家產(chǎn)品升級(jí)換代，已經(jīng)停止生產(chǎn)，因此決定采用性能優(yōu)異的丹佛斯變頻器進(jìn)行設(shè)備改造。然而原來的系統(tǒng)上位機(jī)與變頻器之間采用的是DIN 66019協(xié)議，而Danfoss變頻器采用的是 FC協(xié)議，故需要開發(fā)一通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)以完成主控上位機(jī)與Danfoss變頻器之間的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換工作。原KEB變頻器組成的RS485通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。


圖1  加彈機(jī)外觀

 
 
圖2  立達(dá)加彈機(jī)KEB變頻器RS485通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2．項(xiàng)目改造設(shè)計(jì)
為了節(jié)省投資，變頻器替換采取逐步進(jìn)行方式，即損壞一臺(tái)KEB變頻器，替換一臺(tái)。也就是說系統(tǒng)中將同時(shí)存在兩種變頻器和兩種協(xié)議?，F(xiàn)在要開發(fā)的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)就是要使其對(duì)上位機(jī)而言，丹佛斯依然被視作DIN 66019協(xié)議的數(shù)據(jù)設(shè)備；而對(duì)于Danfoss變頻器而言，還是在Danfoss FC協(xié)議控制下工作。此外，根據(jù)功能需求分析，該協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)需要具有伸縮性，即增加Danfoss變頻器時(shí)，需要將新增加的Danfoss變頻器包裝成DIN 66019協(xié)議下的設(shè)備，而不管丹佛斯變頻器的數(shù)量多少，在上位機(jī)看來，它們應(yīng)該是DIN 66019協(xié)議下的與原KEB變頻器沒有任何沖突的設(shè)備。兩種協(xié)議并存的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
 

圖3 兩種協(xié)議并存的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
3．協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)功能框圖
為了實(shí)現(xiàn)高效的通訊應(yīng)答控制，同時(shí)為了使程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、清晰，協(xié)議轉(zhuǎn)換程序采用多線程結(jié)構(gòu)。在存儲(chǔ)器中開辟出一塊公共數(shù)據(jù)區(qū)，用于兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的通訊線程的數(shù)據(jù)存取與共享。線程1為上位機(jī)與網(wǎng)關(guān)之間的通訊線程，采用DIN66019協(xié)議，當(dāng)上位機(jī)發(fā)指令時(shí)，線程1將上位機(jī)的指令存入公共數(shù)據(jù)區(qū)，然后應(yīng)答上位機(jī)；當(dāng)上位機(jī)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，線程1立即將公共數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送回上位機(jī)。另一個(gè)線程為網(wǎng)關(guān)與Danfoss變頻器之間的通訊線程，采用Danfoss FC協(xié)議，網(wǎng)關(guān)從公共數(shù)據(jù)區(qū)取得來自上位機(jī)的指令，轉(zhuǎn)為FC協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)送至Danfoss變頻器，Danfoss變頻器在收到指令之后應(yīng)答網(wǎng)關(guān)；空閑時(shí)網(wǎng)關(guān)連續(xù)讀取變頻器的狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)刷新公共數(shù)據(jù)區(qū)。結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。
此種多線程的通訊方式比之以前的模式—上位機(jī)發(fā)送-網(wǎng)關(guān)接收-網(wǎng)關(guān)發(fā)送-Danfoss變頻器接收-Danfoss變頻器應(yīng)答-網(wǎng)關(guān)接收-網(wǎng)關(guān)發(fā)送-上位機(jī)接收，響應(yīng)速度提高數(shù)倍，這樣才能確保上位機(jī)不會(huì)因?yàn)橥ㄓ嵆瑫r(shí)而報(bào)警。
 


圖4 協(xié)議轉(zhuǎn)換方案框圖

4 結(jié)論
經(jīng)實(shí)踐證明，該方案順利實(shí)現(xiàn)了對(duì)立達(dá)加彈機(jī)原裝舊型號(hào)KEB變頻器的替換工作，為客戶帶來了更低的成本、更好的產(chǎn)品和服務(wù)。
 
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