东北大学 秦皇岛分校 顾德英 李成铁 赵强
摘要：对A-B公司PowerFlex系列变频器网络通讯功能和ConcolLogix灵活控制功能研究基础上，以PowerFlex70作为实验对象，结合Ethernet网络通讯技术，完成基于E-mail（电子邮件系统）实现变频器状态与故障信息远程发布。
关键词：变频器 网络通讯 远程发布 E-品应用文集.
1 引言
随着工业自动化的飞速发展，交流变频调速技术在工业控制领域应用越来越广。变频器以调速精度高、响应速度快、过载能力强、智能程度高、通信功能灵活等众多优点深受各行业的欢迎。保证变频器稳定、连续运行，要求系统具有对变频器运行状态有效监测、对变频器故障信息快速检测的功能。本系统在对变频器运行状态和故障信息监测方法研究基础上，结合信息网InterNet网络通信技术，完成变频器状态和故障信息的汇集并以电子邮件方式进行远程发布。本系统选用以太网，它不仅方便信息在网内传递，而且通过路由支持跨网络的信息传递，有利于系统扩展。随着信息化在企业中的应用，以电子邮件进行信息传送越来越多被应用，它可以安全、快捷，低廉完成信息的交互。
2 工业及控制网络EtherNet/IP和企业信息网InterNet
2.1 工业以太网EtherNet/IP
EtherNet/IP是一种开放的工业网络标准，充分利用现有商用以太网技术、芯片以及物理介质。自二十世纪七十年代中期问世以来，以太网已经成为世界公认的标准。以太网之所以能够广泛普及，正是由于它在全球范围内拥有众多的设备供应商。因此，选择以太网不仅符合当今技术发展趋势，而且还能从InterNet上获取现场设备的数据。EtherNet/IP作为一种开放性通信网络，各个厂家的设备能够互相兼容，用户不需单独学习一种新网络技术也不必为更换同一厂家的设备耗费大量资金；同时它使网络透明并覆盖整个企业范围的应用实体，实现了工业自动化与办公自动化无缝结合；并且通信速度可以达到几千兆，满足大量数据通信要求。
2.2 企业信息网InterNet
InterNet作为国际互联网络, 是一个全球性通信网络，它以丰富的信息资源，便利的通信服务，快捷的电子商务而被用户广泛使用。电子信箱是InterNet的一个基本服务。用户通过电子信箱与连接在InterNet上的所有用户进行E-mail(电子邮件)通信,系统中就是利用InterNet这一基本服务特性，将变频器的状态参数和故障信息通过邮件系统发送到工程师指定电子邮箱中，如此快捷可靠的报警设置，使工程师对变频器的远程监控更加方便。
3 系统设计与硬件组成
系统中主要硬件设备有变频器、邮件服务器、客户机、ControlLogix系统和工程师站。底层EtherNet/IP通讯网络和信息层通过路由连入InterNet，配合A-B公司RSLinx、RSLogix5000和Forward Mail Server软件实现系统组态编程和建立邮件服务器，系统中控制器采用最先进的高速处理器ControlLogix5555做底层逻辑控制处理完成相关的逻辑，通过自带的以太网通讯模块连入EtherNet/IP。变频器使用A-B公司的PowerFlex70作为被控对象通过20-COMM-E网络适配器连入Ethernet/IP，加之相应E-mail服务器客户端计算机组成完整系统，如图1系统结构框图所示。
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图1 系统结构框图 |
3.1变频器
系统中所使用的PowerFlex70变频器具有罗克韦尔自动化NetLinx开放网络体系通信特点，为Ethernet网络提供一系列通用的服务特性，满足本系统的通讯要求。做为实验系统PowerFlex70变频器具有安装简单、调试方便、通信灵活、模拟容易等优点，在工业控制领域应用非常广泛，具有研究价值，方便配以太网适配器，易实现与EtherNet/IP的连接，是变频器故障信息远程发布的硬件基础。
3.2 20-COMM-E网络适配器
20-COMM-E 是为PowerFlex70变频器设计的内置DPI端口向Ethernet转换的适配器。PowerFlex70有一种内置通信端口（DPI端口），通过此端口连接适配器，适配器直接与Ethernet网络连接。适配器的功能是实现变频器与Ethernet通信。系统中利用适配器实现变频器状态参数与故障信息通过以太网发送到邮件服务器。
3.3 ConcolLogix控制器
ConcolLogix控制器为框架结构，配以太网通讯模块，实现网关透明功能，基于最流行的生产者/消费者通信方式，具有效率高、数据传输精确等优点。系统中ConcolLogix控制平台所应用的处理器核心是ControlLogix5555，ControlLogix5555具有强大的逻辑处理能力，可满足多种控制要求。
3.4 邮件服务器
用安装Forward Mail Server V4.712版本软件配置SMTP(Simple Mail Transfer Potocol)的高速计算机作为E-mail服务器。SMTP是互联网上一种通讯协议，主要功能是传送电子邮件，系统中SMTP服务器，将故障信息以邮件形式发送出去，是邮件系统重要组成部分。
4 软件实现
工程师站安装RSLinx和RSLogix5000软件，主要负责实时监测变频器。RSLinx作为通讯软件提供以太网驱动程序，通过配置实现ControlLogix控制器和变频器在工程师站上的实时通讯。RSLogix5000完成逻辑设计，启动RSLogix5000在项目中的I/O Configuration中添加1756-ENBT模块和20-COMM-E模块，实现对通讯模块的所有权控制，给两个模块设置正确属性并分配IP地址，控制器监视标签中自动生成变频器的结构体，结构体中每一个标签名都指示了具体含义，通过结构体监视变频器参数信息，或直接为输出标签值进行设定，控制变频器运行。
邮件服务器配置RSLinx和Forward Mail Server软件，Forward Mail Server是电子邮件服务器软件，能控制邮件中转方式并帮助每台计算机在发送或中转邮件时找到下一个目的地。邮件服务器是邮件系统的发起点，实现变频器状态与故障信息的远程发布。邮件服务器与客户机接入InterNet,通过路由实现远程快速的邮件传递。工程师通过邮件系统可以随时随地收到变频器故障信息报警提示，快速解决问题缩短变频器维修时间将不再受到空间和时间的限制。
4.1 在RSLinx中添加驱动并使用HIM操作面板为适配器设置IP地址。
启动RSLinx并在RSLinx中添加EtherNet/IP的通讯驱动；根据处理器ControlLogix5555通讯模块地址组态通讯模块；在窗口中出现“AB_ETH-1 A-B EtherNet RUNNING”字样，表示驱动程序已经运行。同样步骤组态变频器，在组态之前需要HIM操作面板为适配器分配IP地址，设置完适配器的IP地址之后便可以通过网页的形式查看变频器的信息，通过以太网监视变频器参数及运行情况。
4.2 RSLogix5000工程下组态与配置
启动RSLogix5000并创建项目，控制器类型选择1756-L55并根据实际选择槽号，并给控制器命名； 在项目资源管理器中，单击 I/O Configuration组态模块1756-ENBT/A，点击确定并在新的对话框中给模块1756-ENBT/A命名、选择槽号并将添加EtherNet/IP驱动时分配的IP地址写入本窗口的IP地址对话框；单击1756-ENBT/A，对变频器通信卡20-COM E进行组态；根据需要编写相关程序后下载到处理器中并运行程序配置信息生效；
4.3 配置邮件服务器
Setp1: 首先在主界面域名窗口中输入本机IP地址，将其设置为服务器，如图2邮件服务器配置窗口所示
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图2 邮件服务器配置窗口 |
Step2: 在功能导航区点击本地邮箱，点击新增按扭，弹出新的窗口，在窗口中输入邮箱名称及所属域。
Step3: 在管理设置窗口中，把“邮件”标签中的“启动SMTP发信认证”去掉。把“转发”标签中的“使用外地SMTP服务器转发邮件”选项去掉，并在SMTP服务器对话框中输入服务器的IP地址。
Step4: 启动Forward Mail Server软件的SMTP服务，POP3服务和WEB服务。
Step5:在变频器的网页信息项“Configure E-mail Notification”中填写SMTP服务器的IP地址及收件信箱地址，至此，邮件服务器配置完成。
4.4系统校验
系统中用Datalink来实现PowerFlex70变频器和ControlLogix控制器之间的数据传递。在LCD HIM上进入Device Select→20-COMM-E→DPI I/O Cfg,将1至第5位设置为1,设置变频器23号参数（DPI I/O Cfg）是用来组态通过适配器传送数据的I/O。选择M-S Input 和M-S Output的第1位至第5位设置成1,用来组态主从输入数据和主从输出数据。主从输入数据是由带有扫描器的主设备产生，由适配器来消费，主从输出数据是由适配器产生，由从设备消费。在RSLogix5000软件的Monitor Tags选项卡中，用户可以通过选取参数O.userDefinedData[0]~ O.userDefinedData[7]在线修改PowerFlex变频器的参数300～307所对应的值。通过I.userDefinedData[0]~ I.userDefinedData[7]监视PowerFlex70变频器的参数310～317所对应的值。
5 结束语
本文介绍的是变频器状态与故障信息在线监测和远程发布方案，结合Ethernet和InterNet两种网络的优点，实现变频器状态和故障信息快速准确发送到指定的电子邮箱的功能，给监控人员及时报警提示。该方案结构简单，适应性强，将会有很好的应用前景和实用价值。
参考文献
[1] 李成铁，顾德英，孟伟娟. EtherNet/IP 在工厂信息化应用前景研究 仪器仪表学报，2005.
[2] 钱晓龙，李晓理.循序渐进PowerFlex变频器.北京：机械工业出版社，2006.
[3] EtherNet/IP ：标准工业以太网技术解决方案.电气时代， 2005,06.
[4] 孙军凯.从EtherNet/IP 工业以太网到工厂信息化技术 以太网与现场总线. 2004, 8.
[5] 罗克韦尔自动化中低压变频器产品应用文集.
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