Добрый день, коллеги!
Кто нибудь сталкивался с управлением большого количества преобразователей частоты (ПЧ)?
Недавно был проект где требовалось реализовать управление 20 ПЧ Danfoss. Контроллер Siemens 1200. Реализовали последовательный опрос/управление ПЧ по Модбас RTU ибо управлять по 4-20 мА 20 ПЧ показалось не очень логичным решением. Опытным путем определили, что для надежного опроса (чтение слова состояния, запись командного слова, запись частоты) необходимо опрашивать с частотой 5Гц, т.е. по 200 мс на опрос каждого ПЧ. Итого: для полного опроса 20 ПЧ потребовалось 4с, что было приемлемо в рамках того проекта. Но как быть если нужно будет реализовать управление со 100 ПЧ? Для опроса всех частотников потребуется 20с, что может быть неприемлемо в рамках решаемой задачи. Кто сталкивался с такой задачей просьба поделиться опытом!
Спасибо!

Это же от ситуации зависит. Какие-то модели могут и быстрей данные отдать/принять, чем за 200мс, какие-то нет, опять же скорость от протяженности сети Rs485 зависит. Для быстродействия лучше переходить на Ethernet, модели ПЧ с Ethernet или карты коммуникационные с Ethernet(если они существуют для нужной модели).

В случае, когда быстродействие опроса критично, а доступны только интерфейсы RS485, то можно разбить весь пул слейвов (частотников) на несколько сетей, а мастер должен иметь необходимое кол-во портов RS485, либо каждая сеть должна иметь преобразователь RS485 в Ehternet и мастер уже будет вести опрос по Ehternet.
Тогда скорость опроса всей сети увеличится примерно в то кол-во раз, на сколько сетей разбит весь пул (при равномерной разбивке) при прочих равных условиях.

Как вариант, это введение нескольких мастеров в Ваше решение, когда скорость опроса мастерами своих слейвов Вас устроит. А между мастерами, при необходимости, образовать обмен данными, либо с верхним уровнем.

Modbus rtu - тупик. Надо использовать Modbus TcP. У Шнайдера, например, atv600/900 в базе уже имеют modbus tcp.
Ну и про всякий удаленный доступ не забывайте.



Вы меня извините - буду прямолинеен. Это хрень чистой воды. Не обижайтесь. Тут ведь не работа, где надо авторитет блюсти.

Вы реализовали проект в надежде что никогда в сети Modbus не появится сбоев? Но как показывает практика иногда они случаются. Какой таймаут у вас при опросе ЧРП контроллером в случае отсутствия ответа?
Я бы порекомендовал использовать контроллеры B&R серии System X20 и их же частотники AcoposInverter P74 связав их штатной сетью Powerlink (Ethernet реального времени).

Что за power link такой? Реального времени? Прям из рекламы.

Стало интересно, измерил время опроса ПЧ Altivar 630 контроллером Modicon M251 по Modbus RTU(RS485) и Modbus TCP(Ethernet). Использовал 23 функцию запись/чтение одним запросом, 10 регистров на чтение и столько же на запись. По Modbus RTU обмен проходит за 40мс при скорости 38 400 и за 55 мс при скорости 19 200. По Modbus TCP за 15-20мс. На контроллере доступно 16 TCP сокетов, 8 для Modbus server и 8 для Modbus client. Если взять с запасом, допустим 40мс на опрос устройства по Modbus TCP, то 100 ПЧ контроллер опросить за 100/8*40=500мс.

тут речь о детерминизме идет. Пакеты по езернету не доставляются в гарантированное время. Таймаут это несколько из другой оперы.
Но средства для гарантированной доставки есть. И необязательно покупать дорогие би энд эр.

Посмотрел ценник на ATV, дороговато. А Вы не в курсе есть ли у Овен или Danfoss ПЧ с поддержкой Modbus TCP?






Таймоут 350 мс. Если в течение 350 мс не будет подтверждения об успешном опросе, то осуществляется переход на следующий ПЧ, т.е. две попытки и потом уже перейдет на следующий.




У нас был 1 регистр на чтение и два регистра на запись. Номера регистров не последовательные. Пришлось опрашивать последовательно по три раза каждый частотник поэтому и получилось примерно 150 мс на опрос одного частотника. У Шнайдера поддержка Modbus RTU реализована намного лучше, чем у Сименса.

А овно думаете дешевле? Это ведь данфос с лейблой Овна.

До 15кВт, есть серия ATV320, с картой Modbus TCP немного дешевле будет чем ATV630. У этих ПЧ по умолчанию CANopen интерфейс на борту, можно его использовать.
При том, что CANopen это шина, действительно реального времени, но тогда нужен ПЛК с CANopen и архитектура сети как у RS485, последовательная. Шнайдоровские ПЛК до 63 устройств на шине CANopen поддерживают.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

По адресам Modbus у Алтиваров удобно, что все основные рядом лежат. C 8501 слово управления, задание частоты... С 3201 состояние, выходная частота, ток, напряжение, мощность, крутящий момент..... И у всех серий(кроме ATV212) ПЧ карта адресов общих параметров, та же самая.
А для версий с Ethernet и карт Ethernet, есть альтернативный Modbus Server, доступный по другому Id адресу, с своей таблицей адресов к которым можете привязывать желаемые параметры.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Искренне не понял про "хрень" и "авторитет". С чисто технической стороны такой подход мной использовался не единожды и показывал себя с позитивной стороны.
Прошу более детально дать разъяснения.

Идея Powerlink это использование Ethernet c дополнительным функционалом квантования времени. Передача осуществляется циклически при этом вначале передаются критически важные данные (изохронная фаза), а некритичные данные передаются в асинхронной фазе. Время цикла около 200 мкс, девиация менее 1 мкс.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

В качестве демонстрации управление приводами от B&R
робот CableEndy

у меня есть опыт работы на 2-х полностью роботизированных немецких заводах в должности инженера электроника.
для управления ПЧ (более 200 на каждом заводе) использовались сетевое и смешанные системы.
при сетевом- использовался профибас к каждому ПЧ сименс. Кстати ПЧ сименс сейчас примерно в цену данфос можно найти.
при смешанном, с базовых станций на ET200(коммуникационный модуль, тк сети предприятия очень большие) подавалось задание, которое переводилось через модули вывода в дискретно аналоговый сигнал (пуск-стоп дискретный, частота 4-20ма)
В вашем случае я бы поставил модули ввода-вывода изернет, если быстродействие критично.
По маске можно одним словом(или DW) передавать команду в модуль вывода для всех ПЧ, аналогично и с частотой.
Лично я при проектировании небольших систем обычно передаю частоту на ПЧ по RS485 из порта ПЛК на прямую, а пуск-стоп, через DI контроллера или модуля ввода-вывода.
Запись команд сделайте по изменению. В этом случае Вам потребуется меньше времени, не нужно ждать 200мс.

Обратите внимание на качество линии RS485.
Используйте только специальный кабель, а не простую витую пару.
Обязательно ставьте терминальные резисторы в первом и последнем устройстве.
Только последовательное включение. Ни каких "звездой".

Какие роботы?!? Какие специальные кабели? Чел на коленке систему запускает исходя из того, что есть, а вы ему про красивое будущее, где космические корабли бороздят просторы вселенной.
И думается, что управление по дискретно-аналоговому интерфейсу вы зря откинули. В Вашем случае - это самое оно! И понятно и быстро. По цене - спорно.

По стандарту на Modbus RTU таймаут на скоростях 19200 и более около 3,5 мсек. Любопытно, кто из производителей умудряется ухудшить стандартное требование в 100 раз и называть свой протокол Modbusом?

100 кабелей по 4-5 жил каждый от ПЛК до ПЧ и 100 аналоговых сигналов в конфигурации ПЛК, ещё расстояние может быть более 200-300 метров....
У того же S7-1200, что использовал RoninX, модуля расширения AO максимум 4 канала, около 330 евро за 1 модуль и в конфигурации столько вряд ли потянет.
Тогда уж лучше вариант от Chabol, на S7-1200 можно до 4 каналов RS-485, где-то по 110 евро за модуль, по 25 устройств в сети будет.

Вы что-то путаете, это не таймаут.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вероятно Вы слышали про минимальную паузу между запросом Master и ответом Slave которая должна быть не короче 3,5 символов. Больше можно, меньше нельзя.

Всё правильно! Вот см. стр.12

У данфоса максимальное время задержки ответа 25мс(см. ИЭ).
из-за не правильной организации связи автор и получает свои 200мс.
т.е. идут повторные команды и ответы.
минимальное-10мс.
т.е. при грамотном подходе можно сделать в 20 раз быстрее.
(практически тоже)

И какое время цикла(от запроса до получения данных) обмена на практике с ПЧ Данфос(какая модель?), на какой длине сети, с какой скоростью и с каким ПЛК?
На примере S7-1200, правда я давно не работал с Siemens, но помню, что раньше в Tia Portal время цикла программы S7-1200 по умолчанию было установлено 100мс, а для работы с протоколом Modbus использовались специальные ФБ, т.е. инициализация опроса из цикла программы и на сколько можно уменьшить время цикла зависит от нагрузки на цп. Обязательная задержка между фреймами(о чем спорят коллеги выше) + время на передачу данных+задержка ПЧ на ответ+время обратной передачи данных от ПЧ и по новой для следующего устройства.

считайте:
20ПЧ - 20 таймаутов, пусть по мax 25мс= 0.5с
реально от 10мс.
19200/16/2=600слов за 0.5сек
1 пакет округлим до 20 байт (запрос-ответ) с запасом,
получаем 30, т.е. остается время на простой. реально на скорости 19200 раз в секунду всеми ПЧ управлять.
Нужно ли всеми сразу? - скорее всего нет,т.к. целесообразнее записывать данные по изменению.

время цикла s1200 для коммуникационного контроллера
Количество активированных
ведомых устройств + 1) х 154 мкс
т.е. менее 0.4 мс на 20ПЧ.
Само время цикла программы обычно до 10-15мс максимум,
в очень больших программах с несколькими ПИД и пр. вычислениями.
но коммуникации работают вне цикла программы.
так, что тут проблема только в правильности организации сети.

Лет 15 назад работал программистом 8-битных микроконтроллеров AVR и в том числе писал подпрограмму для modbus slave. Невнимательно прочитал описание протокола и сделал таймауты между запросом и ответом по 100 мкс. С тех пор всегда удивляюсь мастерству программистов, которым не хватает рекомендованных в указанном Вами документе на странице 1,75 мсек. Ещё удивляюсь, когда при длинах кабелей менее 200 метров используют скорости ниже 57600бод. На этих скоростях пересылка запроса и ответа обычно укладывается в 1-2мсек.

ставим каждому ПЧ бескорпусной Ethernet-RS485 и не делаем мозг. То есть экономим на ПЧ и прочем без всяких ограничений.
Но получаем вполне рабочую сеть по скорости. И нафик никакие B&R не нужны.

По цене такие преобразователи стоят смешных денег даже если взять Moxa

Интересно, какие деньги люди считают смешными? Лично я, в зависимости от обстоятельств, от 5 до 500 рублей. Хотя, если деньги не мои, готов довести сумму до 3-5 тысяч.

Ну результат получается иногда вот такой, какой получился... Где-то было что-то упущено на каком-то этапе. Скорее всего заказчик критически зажал бюджет ))) и выбор пал на не совсем опытного в плане построения сетей реализатора. Отсюда и был мной упомянут архаичный, но понятный вариант аналогового управления. Хотя и в нём можно накосячить... (и разговор шел не о 100, а 20 аппаратах) 100 это непонятная перспектива...

Вот это реально, улучшение в 4 раза, но не в 20 раз от 200мс. Я удивился, что по 10 мс на устройство с учетом задержек между фреймами. Вот и спросил, на практике сколько получается.

Т.е. если можно 1 запросом, он и без наших советов улучшит время в 3 раза.

Записывать данные по изменению - вы правы, а вот опрашивать состояние ПЧ, нужно всех, с какой-то периодичностью. И тут, либо вы используете 23 функцию и все же читаете/пишите периодами, либо вставляете функции записи в циклический процесс опроса, либо вставляете функции записи между циклами опроса.

Данные из документации и математика это хорошо, вот только на практике цифры редко совпадают, из-за технических особенностей устройств.
Выше я приводил цифры для связи ПЧ ATV630 и ПЛК M241, обмен по 23 функции, 10 регистров на запись и 10 на чтение за 55 мс при скорости 19 200... это при цикле ПЛК 5мс и времени задержки между фреймами 10мс.
Обмен использовал ациклический, т.е. инициализация обмена с помощью ФБ из программы, и в это время входит погрешность +1 цикл(5мс), а так же время обмена данными с коммуникационным ядром процессора на ПЛК +1..2мс, остальное время это трансфер на скорости 19 200 и время обработки запросов и отдачи данных самим ПЧ.
При времени цикла ПЛК 1 мс и задержки между фреймами 3мс(ниже, не дает установить конфигуратор ПО для скорости 19200) получаем время 43-53мс.
Если взять необходимый минимум в 3 регистра, чтение состояния ПЧ, запись команды управления и задание частоты, выходит 27-33мс.

WRybkin цена Moxa смешная при разнице в цене ПЧ, ну а если нет таньге на Moxa есть USR китайские, работают аналогично а стоят меньше. Проблема только с покупкой может оказаться. И опять же, можно разбить на сектора а не на каждый ПЧ лепить.

зачем в 1 устройство записывать 10 регистров 10 командами, можно использовать групповую запись.
для чего все время читать?
можно вывести аварию на DI контроллера. к примеру.
при чем тут цикл плк, альтивар и м241?
у сименса (да и не только, а почти у всех) коммуникации вынесены в сопроцессор,
а у него время я выше писал-микросекунды, можно не учитывать.

Кому-то не зачем, а кому-то нужно по мимо задание частоты и управления, задавать разгон, торможение, задание ПИД, коэффициенты и другие параметры..... читать состояние ПЧ, код аварийных событий, ток, напряжение, выходную частоту.... да что угодно, что потребует заказчик и что требуется исходя из технологии.
23 функция это и есть групповая запись и запрос на чтение одной командой, а не 10 командами, это быстрей чем 3 функция + 16, вызванные последовательно.
Читать не все время, а с какой-то периодичностью, чтоб как минимум знать состояние ПЧ...стоп, работа, неисправность....
Алтивар и m241 абсолютно не причем, просто пример реальной оценки обмена с учетом нюансов устройств, а не данных из документации.
Конечно время коммуникационного сопроцессора не значительно, вот только есть ещё время обмена между этим сопроцессором и ЦП, оно тоже незначительно + другие нюансы железяк с обеих сторон, в сумме дают некую задержку.
Просто любопытство реальных цифр, никаких претензий.

не удачный пример.
23 функцию данфос не поддерживает.
мы говорим про конкретный случай. а не в общем.
повторюсь. зачем вам менять данные каждую секунду?
я считал для 19200.
а можно поставить 115200.
это уже 560 пакетов в секунду.

Со стороны программера протокола modbus скажу следующее. Если точно выдержать протокол, то 90% всех девайсов на рынке окажутся несовместимыми. Приходится делать задержки и допущения.

Я не писал, что нужно менять данные каждую секунду, я не знаю, что за система у RoninX.
От технологии зависит, недавно делал систему охлаждения напитков, вот там нужно было часто менять частоту ПЧ, для поддержания тех.процесса.
Конечно поставьте 115200, у вас тогда будет в 6 раз быстрее обмен проходить от того, что вы посчитали и не нужны никакие Power Link, EthernetIP, Ethercat, Sercos... ))

прям 90%? Овно? угадал?




надо и пч выбросить. магнитные усилители нужны.

Овно - это отдельный разговор. Лет 10 назад я вообще не понимал, как такое овно вообще можно на рынок выпускать. По системному софту уровень школьников 7-8 класса школы с IT-уклоном. Сейчас уже лучше, но всё равно, если от них потребовать все эти 3.5 бита и прочее, работать останутся только перемаркированные данфосы. Перемаркированные китайские панели тоже не очень с точки зрения стандарта, на высоких скоростях особенно.

а собственный протокол - не знаю сейчас есть или нет - Modbus ОВНО.
Это контора, которая начинала с мелких вещей, и потом стала просто перепродавать панели и пч. а также кнопки и т.д.

можно, кстати, провести параллели - предположим взять ПЧ с Modbus TCP и спокойно ими управлять. А можно путем овна пойти - через шлюзы, через сименс, через профибас, с дискретными сигналами (километры кабелей).

Лет 7-10 назад начал баловаться и переходить на сетевое управление ПЧ. Интересно было и мало кто понимал в этом из эксплуатации. Закончил с этим баловством три-четыре года назад, когда скончалась сеть на Даноне в Чехове из 21 ПЧ и мы потеряли этого клиента. С тех пор только кабель на DI в виде сухих контактов, а частоту по 0-10В (очень редко 4-20 мА). Аварию получаем по сухому контакту от ЧП и если очень надо то 0-10В от ПЧ в виде обратной связи. Ни одного сбоя, всё как часы. Нафиг эти мутные нанотехнологии.

Перед новым годом ездили на объект, ему лет 12-13. Там вся сеть (контроллеры в разных цехах) на оптике. Оптика на коммутаторах древних, а от них уже витая пара. И вот оптика (судя по срезу и заключению лаборатории) начала мутнеть. Печаль.

Согласен с grenka, сколько видел установок чисто по сети управление стабильно и долго не работало ни где, постоянно глюки вылезут, когда часть машины в "лес" а другая "по дрова", то страшно на это смотреть. а механизмы с вращающимися частями. и всё это крутится и не реагирует на управление. Смешанное управление (сеть, дискрета, аналог) более стабильно работает и понятно при диагностике. И оптика более стабильна, нужно только как то герметизировать срезы кабеля на точках ввода.

Дешовая, полупрофессиональная "наколенная" сборка только на такой режим эксплуатации и способна. Нормальное оборудование и грамотно смонтированное выпускает для вас автомобили, мебель, цемент, печет блины, управляет прокатными станами и пр.... А у них, блин, дубинка - верх технологии. Удивительно читать ваши "откровения".

Может мы просто не видели и не знаем нормального оборудования.

Лично о Вас думаю, что в данном случае вы на себя наговариваете...
А вообще, конечно всё гладко на 100% редко где бывает, но когда используется выверенное и грамотное решение, проблемы эксплуатации стремятся к 0. К тому же всё должно решаться именно комплексно. Если какой-то аспект при проектировании или пусконаладке упустить, то он тотчас станет "слабым" звеном и будет сводить на нет уже вложенные громадные материальные затраты и уменьшать прибавочную стоимость при эксплуатации. К тому же "вычислить" такой "косяк" бывает гораздо дороже и затруднительней, чем соблюсти все заложенные в проект решения и точно их воплотить в реале. Там где начинается работа по принципу "сойдёт и так" или "я и раньше так делал, и ничего" (как у нас часто бывает) ждать 100% надёжности не приходится... Именно при таком подходе наслоения смежных косяков уменьшают работоспособность всего проекта в несколько раз.

Ваши слова отчасти правильные, но я имел ввиду что у нас обычно покупают самое дешевое в большинстве своем или реже средний ценовой сегмент. А как правило дешевое не может быть хорошим. Плюс не выполняем все нормы и правила правильного монтажа и наладки. Ну и по этим граблям ходим.

Не эксперт по оптике, но там наверное нужно технологию монтажа выдерживать. Спецтехники и т.д. а у нас народ темный и безграмотный. Модбас двумя проводами. Даже без экрана. Езернет без экрана. Разъемы из дешёвого пластика, который хрупким становится. И т.д.
Да что говорить - на шиномонтаж гайки крутят со всей дури, без динамометрических ключей.
Но все должно устаканиться. Баранцы уйдут.

Дешовая, полупрофессиональная "наколенная" сборка только на такой режим эксплуатации и способна. Нормальное оборудование и грамотно смонтированное выпускает для вас автомобили, мебель, цемент, печет блины, управляет прокатными станами и пр.... А у них, блин, дубинка - верх технологии. Удивительно читать ваши "откровения".

Я не витаю в облаках, я вижу суровую действительность и с ней приходится мириться.
По порядку:
-автомобили. Не знаю, не был, не привлекался. Но вот на Коломенском тепловозостроительном удалось поработать в отделе главного конструктора. Там даже офисная сеть работает при помощи матери. Производство ............, давайте следующему пункту
-мебель. У меня на обслуживании два небольших мебельных предприятия в Волочке. Одно предприятие регулярно тусит на первом канале в программе ремонта. Была возможность посетить в своё время фабрику 8 марта, ничего интересного.
-цемент. Воскресенский цементный завод, он же Лафарж. Если на предприятии найдёте частотник с сетевым управлением, то с меня коньяк . Вам полезно будет увидеть, как затаривают цемент в мешки, не для слабонервных.
-блины. Ну тут туго. Имею отношение и пропуск на "Ударницу", что на Шаболовке. Подскажите где найти, в каком цеху частотник с сетевым управлением. Они вентиляцию для сотрудников по нормам сделать не могут. Опять же Данон в Чехове. Фины, а всё туда же. Сетевое управление сведено к минимуму. А за процессом дружбы крышки и банки можно наблюдать часами, если не днями. Пока наладчик совместит - глаза на лоб вылезут. А это крупнейшее предприятие в Европе

Звиздить - не мешки ворочить.

Не, был на Кока-коле, всё по взрослому, многое на сети, доступ на участки по индивидуальным карточкам, всё закрыто и ограничено в доступе, бутылки и тара летает где то там, всё цивильно, обслуживают поставщики оборудования за дорого. Сеть тоже от генеральных поставщиков и вроде как всё неплохо.
На остальных производствах сети только в бухгалтерии и у руководства.

староваты примерчики, не находите?
Хотя похоже на то, что вас пускают только на такие "рыдваны"... Там вы себя чувствуете в своей тарелке.
Каждому - своё...

К чему этот опус? Прямо детский сад. Ощущение, что писал школьник. Где аргументы окромя оскорблений?
Провокатор.


А что сложного в производстве коки? Это же наипростейший технологический процесс. Сам всевышний велел осуществлять 100% автоматизацию производства. Если произошёл сбой, то потери три копейки.
Со мной работает человек, который на производстве очень известных соков, выбрал не тот пункт в программе и целая партия ушла в регион с водой в пакете вместо сока. Ни один датчик не сработал, хотя по сети должна была прийти информация об остановке линии т.к. невозможно отгрузить заказчику то, что до сих пор лежит на складе в виде полуфабриката. Даже ОТК на выходе пропустило партию. Заметили покупатели в магазинах .

мои аргументы в ваших постах... практически во всех из 200 с лишним... оскорбляете вы сами себя своим образованием и отношением к нему (образованию в принципе).

Сейчас образование за бабки. Как права. Собирают, наверное, бабки и в конверте преподу. Курсовые из интернета или опять за бабло.

С Профибасом, да, были проблемы. С Профинетом (Эзернетом) тьфу-тьфу, никаких проблем.