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　　摘要：隨著信息化時代的到來，在工業(yè)生產(chǎn)中對工業(yè)控制要求也越來越高，特別是對電動機速度的控制要求尤為突出，因而研究出了更多的交流調(diào)速方法。其中，PLC的可靠性高、系統(tǒng)設(shè)計強、維護方便等的特點，與組態(tài)軟件、變頻器等有機結(jié)合，能夠有效控制電動機速度。本文對PLC與組態(tài)軟件應(yīng)用于動機變頻調(diào)速系統(tǒng)進行多方面分析和總結(jié)，供參考。

　　關(guān)鍵詞：PLC,組態(tài)軟件,電動機,變頻調(diào)速

　　抗干擾能力強，可靠性高、容易改造、建造工作量小、系統(tǒng)設(shè)計、維護方便等是PLC的主要特點。本文將三相異步電動機作為被控對象，并主要介紹了怎樣應(yīng)用PLC與變頻器、組態(tài)軟件等實現(xiàn)對此電動機的變頻調(diào)速控制。組態(tài)軟件主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集和過程控制，它們組成自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層的一級開發(fā)環(huán)境和軟件平臺，其組態(tài)方式十分靈活，給用戶進行工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控提供了快捷、方便的通用層次的軟件工具，不僅使操作人員的工作環(huán)境得到改善，工作的安全性得以提高，同時也促進了生產(chǎn)效率的提高。

　　1、系統(tǒng)設(shè)計總體構(gòu)架

　　此系統(tǒng)的控制平臺主要由遠程監(jiān)控層、上位機監(jiān)控層以及PLC控制層組成，如圖1所示。

　　圖1電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)

　　經(jīng)總體分析與總結(jié)系統(tǒng)各個方面，對此變頻調(diào)速器進行設(shè)計實現(xiàn)過程主要分為以下三方面：

　　第一，基層PLC加變頻器進行三相異步電動機的控制得以實現(xiàn)

　　第二，要實現(xiàn)上位機的監(jiān)控，主要是基于MCGS基礎(chǔ)上使得上位機PC機與PLC之間的通信連接。

　　第三，遠程控制通過IE瀏覽器實現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)基本B/S模式進行遠程監(jiān)控。在上位監(jiān)控層中，PC機進行MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件運行，一方面基于TCP/IP協(xié)議，MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件只需在客戶端上運行IE瀏覽器，便可完成整個系統(tǒng)相關(guān)的信息收集與發(fā)布，使得網(wǎng)絡(luò)計算機能夠有效控制或瀏覽現(xiàn)場的運行狀態(tài)。另一方面此組態(tài)軟件還可以作為PLC下位機的組態(tài)平臺和監(jiān)控平臺。

　　2、PLC與變頻器實現(xiàn)變頻調(diào)速

　　為實現(xiàn)對此電動機的變頻調(diào)速控制，主要采用了無極調(diào)速、八段速以及光電編碼器的閉環(huán)控制法進行有效控制電動機。

　　2.1無極調(diào)速控制

　　為實現(xiàn)對電動機的控制，本控制方案主要采用的是PWM技術(shù)，此技術(shù)具有控制靈活、簡單、動態(tài)響應(yīng)好的特點，被廣泛應(yīng)用到電力電子技術(shù)的控制方案中，逐漸成為人們研究和關(guān)注的熱點。

　　本方案功能的實現(xiàn)是結(jié)合組態(tài)軟件實現(xiàn)，主要輸入一個頻率在上位機組態(tài)的界面上，運行這一頻率進行電動機控制。其實現(xiàn)過程具體如下，首先在軟件編程中應(yīng)用PLC輸出PWM脈沖，與變頻器相連接，對電路端子中的八號端子進行控制。通過改變PWM脈沖的占空比實現(xiàn)變頻器輸出頻率的改變。這樣在組態(tài)軟件中對PWM脈沖的占空比進行設(shè)定，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的確定。

　　2.2八段速控制

　　采用八段速控制主要是通過一個按鈕實現(xiàn)對一中電動機轉(zhuǎn)速的控制。此方法是設(shè)定八個頻率在變頻器中，通過PLC中的八個控制按鈕分別輸入一種頻率輸出。其具體操作過程是，首先進行PLC梯形圖程序的編寫，保持輸出端子的輸出狀態(tài)組合為八種狀態(tài)，在每個狀態(tài)下采用一個控制開關(guān)，這八個控制開關(guān)分別控制了PLC的八種輸出狀態(tài)。然后按順序連接變頻器的控制電路端子與PLC的三個輸出端子。設(shè)定變頻器參數(shù)，對各個狀態(tài)頻率的輸出大小進行確定，實現(xiàn)一個控制開關(guān)控制一種變頻器的輸出頻率，最后連接電動機與變頻器，通過控制這八個控制開關(guān)的通斷情況，PLC有效控制電動機的八段速得以實現(xiàn)。其控制程序如圖2所示。

　　圖2八段速程序

　　2.3光電編碼器的閉環(huán)控制

　　把增量式光電編碼器當(dāng)做閉環(huán)控制的反饋輸入是本方案實施思路。其具體實現(xiàn)過程如下，首先應(yīng)用PLC控制好電動機，保持一定速度運轉(zhuǎn)，采用光電編碼器對電動機轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)進行監(jiān)測，及時將檢測信息傳送至PLC。然后將PLC變成將收到的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換為電動機的轉(zhuǎn)速，并對轉(zhuǎn)速值與電動機預(yù)設(shè)值進行比較，如果存在偏差，可通過PID算法消除誤差，讓電動機保持在規(guī)定的轉(zhuǎn)速值內(nèi)運轉(zhuǎn)。

　　3、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

　　3.1觸摸屏控制設(shè)計

　　首先應(yīng)選擇一個型號的觸摸屏，根據(jù)其在計算機上支持的軟件設(shè)計的相關(guān)說明、各個控制、報警畫面等，進行觸摸屏下載，然后通過電纜與PLC連接，兩者相互通信實現(xiàn)對電動機的加速、減速、正反轉(zhuǎn)、啟停、等的控制。當(dāng)觸摸屏上電后，能夠自動進入到設(shè)計的相關(guān)畫面，根據(jù)需要，操作人員可以通過人機交互有機結(jié)合的方式直接對下位機PLC實施控制功能，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　3.2基于MCGS組態(tài)軟件的上位機監(jiān)控

　　此組態(tài)軟件系統(tǒng)主要是基于PC硬件，在windows平臺上運行的一種組態(tài)軟件，運行環(huán)境與開發(fā)環(huán)境構(gòu)成MCGS組態(tài)軟件系統(tǒng)，其中，組態(tài)運行環(huán)境主要負責(zé)組態(tài)軟件與PLC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實時對變量的數(shù)值進行更新，系統(tǒng)歷史記錄查詢、報警顯示、趨勢曲線等功能由該組態(tài)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，并能生成歷史數(shù)據(jù)文件，便于以后查詢使用。此外，畫面開發(fā)系統(tǒng)建立起來的相關(guān)圖形也是通過組態(tài)運行環(huán)境顯示出來。畫面開發(fā)環(huán)境主要是應(yīng)用程序的集成環(huán)境，變量的定義、界面設(shè)計等工作主要在這個環(huán)境中進行，具有科學(xué)的圖形生產(chǎn)功能。組成變量的數(shù)據(jù)類型有多種，可以科學(xué)合理的對被控對象的特性進行抽象發(fā)揮，能夠簡單操作數(shù)據(jù)的安全防范、過程記錄、趨勢曲線、報警等重要功能。此系統(tǒng)設(shè)計步驟如下：

　　首先，打開裝有MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件的計算機，打開此軟件并在此軟件上建立一個工程項目，應(yīng)用組態(tài)軟件中的繪圖工具在操作界面上構(gòu)件監(jiān)控系統(tǒng)。

　　其次，建立一個實時數(shù)據(jù)庫在組態(tài)軟件中，便于PLC與MCGS之間數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)。

　　最后，建立PLC與MCGS之間的通信連接，PC上位機與PLC之間的連接通過松下編程電纜實現(xiàn)。將松下PLC與通用串口父設(shè)備加入到組態(tài)軟件的設(shè)備窗口之中，進行通訊設(shè)置。組態(tài)完成后，系統(tǒng)進入運行環(huán)境，實現(xiàn)對電動機的上位機的有效監(jiān)控。通信設(shè)置見圖表。

　　網(wǎng)絡(luò)版MCGS組態(tài)軟件具有互聯(lián)網(wǎng)遠程瀏覽功能，能夠通過IE瀏覽器操作控制和遠程瀏覽所建立的工程項目。此方法只需打開上位監(jiān)控的PC機的組態(tài)軟件運行便可，既方便又實用。對于遠程用戶，僅需要將IE瀏覽器打開，在網(wǎng)頁的地址欄中輸入工程項目運行的用戶的IP，便可以對此計算機直接訪問。其具體操作時在操作界面上，輸入用戶的用戶名和密碼，系統(tǒng)自動登陸到服務(wù)器，便能實現(xiàn)對工程項目中的組態(tài)畫面直接瀏覽，根據(jù)具體需要，獲取相關(guān)信息，采用此瀏覽器，實現(xiàn)了資源共享、及時獲取信息的目的，為遠程監(jiān)控提供了另一個有效平臺。如果用戶具有控制權(quán)限，還可以實現(xiàn)遠程控制功能，只需基于MCGS網(wǎng)絡(luò)版平臺，打開瀏覽器，登錄到相關(guān)頁面，管理和監(jiān)控權(quán)利范圍內(nèi)眾多內(nèi)容，遠程監(jiān)控功能得以實現(xiàn)。其原理如圖3所示：

　　圖3基于MCGS組態(tài)軟件的IE瀏覽器遠程控制原理

　　4、結(jié)語

　　通過采用PLC與組態(tài)軟件系統(tǒng)，運行變頻器，完成對電動機轉(zhuǎn)速的有效控制，大大減少了硬件電路設(shè)計程序。同時，此系統(tǒng)與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的觸摸屏以及組態(tài)軟件技術(shù)相結(jié)合，進一步提高了控制系統(tǒng)的自動化程度，運行更加穩(wěn)定可靠，其操作簡單、抗干擾能力強、維修方便、直觀的特點，使操作人員的勞動強度大大減輕，提高了工作效率，具有較高的應(yīng)用價值。

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