摘要：變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f(1-s)/p，(式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù));通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。文章發(fā)表在《網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用》上，是檔案職稱論文發(fā)表，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),通訊協(xié)議,動(dòng)力設(shè)備,遠(yuǎn)程組態(tài)

　　三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：n=60f(1-s)/p 從上式可見，改變供電頻率f、電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。

　　隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的普及，人們越來越需要現(xiàn)場設(shè)備在運(yùn)行中與監(jiān)測控制系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)遠(yuǎn)程交互信息，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的管理與控制。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷完善，已經(jīng)越來越普遍的被市場所應(yīng)用。

　　為此，我們設(shè)計(jì)制作了一套利用互聯(lián)網(wǎng)通訊，遠(yuǎn)程組態(tài)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由現(xiàn)場工業(yè)動(dòng)力設(shè)備、本地監(jiān)控人機(jī)界面(觸摸屏)、變頻器、可編程控制器、工控機(jī)組成，由工控機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場工業(yè)動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行。

　　1系統(tǒng)特點(diǎn)及概況

　　系統(tǒng)的遠(yuǎn)程組態(tài)控制互聯(lián)網(wǎng)通訊是通過可編程控制器(S7-200)和工控機(jī)(研華IPC-610H)來實(shí)現(xiàn)的。S7-200屬于小型可編程序控制器，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。S7-200的I/O模塊下的執(zhí)行器和傳感器連接到現(xiàn)場設(shè)備，I/O模塊按主/從模式向現(xiàn)場設(shè)備提供輸出數(shù)據(jù)并向CPU或上位機(jī)饋送輸入數(shù)據(jù)。

　　S7-200可以通過CP243-1以太網(wǎng)模塊與其它S7-200、S7-300或S7-400控制器進(jìn)行通信。也可以通過工業(yè)以太網(wǎng)和STEP 7-Micro/WIN，實(shí)現(xiàn)S7-200系統(tǒng)的遠(yuǎn)程編程、配置和診斷。CP243-1以太網(wǎng)模塊還可提供與S7-OPC的連接。CP243-1既可以作為客戶機(jī)(Client)，也可以作為服務(wù)器(Server)。

　　2硬件器材的選擇

　　西門子的S7-200支持多種通訊協(xié)議，如點(diǎn)對點(diǎn)接口(PPI)、多點(diǎn)接口(MPI)和自由端口模式。點(diǎn)對點(diǎn)接口(PPI)是主/從協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上的S7-200 CPU為從站。工控機(jī)為主站。此時(shí)它們可以用網(wǎng)絡(luò)讀(NETR)和網(wǎng)絡(luò)寫(NETW)指令讀寫S7-200和其它CPU中的數(shù)據(jù)。

　　多點(diǎn)接口協(xié)議(MPI)可以是主/主協(xié)議或主從協(xié)議。它是集成在西門子公司的可編程控制器、操作員界面和編程器上的集成通訊接口。自由端口模式為計(jì)算機(jī)或其它由串行通訊接口的設(shè)備與S7-200之間的通訊提供了一種廉價(jià)和靈活的方法，它通過使用接收中斷、發(fā)送中斷、字符中斷、發(fā)送指令(XMT)和接收指令(RCV)，自由端I=l通訊可以控制S7-200 CPU通訊操作模式，即CPU的串行通訊接口由用戶程序控制。

　　利用自由端口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通訊協(xié)議，連接多種智能設(shè)備。當(dāng)CPU處于STOP模式時(shí)。停止自由端口通訊，通訊口強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成其它協(xié)議模式(如PPI協(xié)議)，從而保證了編程軟件對可編程控制器的編程和控制的功能。

　　本系統(tǒng)硬件主要由西門子S7-200PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、具有VPN功能的路由器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成。工控機(jī)可以通過以太網(wǎng)與多個(gè)PLC進(jìn)行通訊，來采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的實(shí)時(shí)顯示，遠(yuǎn)程控制等，達(dá)到無人值守的目的，既減少人力又可以進(jìn)行集中控制。

　　通過以太網(wǎng)的通訊方式主要有兩種形式，第一種通過具有VPN功能的路由器將所有PLC和工控機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)組成虛擬的局域網(wǎng)，然后將不同地址下的PLC分配到不同的網(wǎng)段內(nèi)，如將第一個(gè)PLC分配地址為192.168.1.1，將第二個(gè)PLC分配地址為192.168.2.1，以此類推，同時(shí)將工控機(jī)所在的網(wǎng)段分配地址為192.168.100.1，這樣就可以在虛擬局域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通。

　　第二種方法不采用路由器，而是給每個(gè)PLC分配一個(gè)固定IP地址，通過將IP地址設(shè)置到CP243-1模塊內(nèi)，并對模塊的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲茫谏衔粰C(jī)中設(shè)置對應(yīng)PLC的IP地址即可讀取其內(nèi)部的數(shù)據(jù)。CP243-1是SIMATIC S7-200的AS-i主站，該通訊處理器最多可連接31個(gè)AS-i從站，并具有集成模擬量值傳送系統(tǒng)。前面板的LED顯示運(yùn)行狀態(tài)及所連接從站的準(zhǔn)備顯示，通過前面板的LED指示錯(cuò)誤(包括AS-i電壓錯(cuò)誤和組態(tài)錯(cuò)誤)。

　　3軟件設(shè)置

　　本系統(tǒng)中，采用兩種硬件連接方式的上位機(jī)組態(tài)軟件的設(shè)置基本相同。打開監(jiān)控組態(tài)軟件組態(tài)王6.53，首先使用“設(shè)備配置向?qū)?rdquo;定義外部設(shè)備，選擇西門子S7-200(TCP)系列通訊模塊通信，并為設(shè)備定義唯一的邏輯名稱，然后選擇與設(shè)備連接的串口，并將設(shè)備的IP地址填寫到對應(yīng)對話框內(nèi)。

　　其它選項(xiàng)用默認(rèn)的即可。設(shè)置完成后通過點(diǎn)擊新建的設(shè)備，用右鍵進(jìn)行通訊測試，查看創(chuàng)建設(shè)備是否與對應(yīng)的PLC通訊成功，如果可以采集到PLC內(nèi)對應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)，則通訊成功。

　　對于現(xiàn)場的變頻控制系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況和安全性考慮設(shè)計(jì)為手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行三種工作方式。結(jié)合現(xiàn)場的工藝流程和控制要求，制作組態(tài)監(jiān)控畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面、報(bào)表畫面等。根據(jù)PLC的控制程序，在組態(tài)中建立變量。

　　電子工程師論文發(fā)表期刊推薦：《網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用》雜志成立于2003年，先由中華人民共和國公安部主管、中國人民公安大學(xué)出版社主辦。從2009年起，本刊改由中華人民教育部主管，北京大學(xué)出版社主辦，是國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域行業(yè)指導(dǎo)性科技月刊，國內(nèi)外公開發(fā)行。本刊系“三高兩強(qiáng)”刊物，即信息量高、學(xué)術(shù)水平高、技術(shù)含量高;專業(yè)性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)。

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