摘要：變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系： n =60 f(1-s)/p，(式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數);通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。文章發(fā)表在《網絡安全技術與應用》上，是檔案職稱論文發(fā)表，供同行參考。
關鍵詞：互聯網絡,通訊協議,動力設備,遠程組態(tài)
三相異步電動機轉速公式為：n=60f(1-s)/p 從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數p及轉差率s均可達到改變轉速的目的。從調速的本質來看，不同的調速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉速兩種。
隨著計算機、互聯網絡技術發(fā)展和應用的普及，人們越來越需要現場設備在運行中與監(jiān)測控制系統及管理信息系統遠程交互信息，從而實現及時有效的管理與控制。隨著變頻調速技術的不斷完善，已經越來越普遍的被市場所應用。
為此，我們設計制作了一套利用互聯網通訊，遠程組態(tài)控制的變頻調速系統。該系統主要由現場工業(yè)動力設備、本地監(jiān)控人機界面(觸摸屏)、變頻器、可編程控制器、工控機組成，由工控機通過互聯網遠程監(jiān)控現場工業(yè)動力設備的運行。
1系統特點及概況
系統的遠程組態(tài)控制互聯網通訊是通過可編程控制器(S7-200)和工控機(研華IPC-610H)來實現的。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，也可以用于復雜的自動化控制系統。S7-200的I/O模塊下的執(zhí)行器和傳感器連接到現場設備，I/O模塊按主/從模式向現場設備提供輸出數據并向CPU或上位機饋送輸入數據。
S7-200可以通過CP243-1以太網模塊與其它S7-200、S7-300或S7-400控制器進行通信。也可以通過工業(yè)以太網和STEP 7-Micro/WIN，實現S7-200系統的遠程編程、配置和診斷。CP243-1以太網模塊還可提供與S7-OPC的連接。CP243-1既可以作為客戶機(Client)，也可以作為服務器(Server)。
2硬件器材的選擇
西門子的S7-200支持多種通訊協議，如點對點接口(PPI)、多點接口(MPI)和自由端口模式。點對點接口(PPI)是主/從協議，網絡上的S7-200 CPU為從站。工控機為主站。此時它們可以用網絡讀(NETR)和網絡寫(NETW)指令讀寫S7-200和其它CPU中的數據。
多點接口協議(MPI)可以是主/主協議或主從協議。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。自由端口模式為計算機或其它由串行通訊接口的設備與S7-200之間的通訊提供了一種廉價和靈活的方法，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，可以實現用戶定義的通訊協議，連接多種智能設備。當CPU處于STOP模式時。停止自由端口通訊，通訊口強制轉換成其它協議模式(如PPI協議)，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。
本系統硬件主要由西門子S7-200PLC、工業(yè)以太網、具有VPN功能的路由器、工業(yè)控制計算機組成。工控機可以通過以太網與多個PLC進行通訊，來采集現場的數據，監(jiān)控現場設備的運行狀態(tài)，實現報警信息的實時顯示，遠程控制等，達到無人值守的目的，既減少人力又可以進行集中控制。
通過以太網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和工控機所在的網絡組成虛擬的局域網，然后將不同地址下的PLC分配到不同的網段內，如將第一個PLC分配地址為192.168.1.1，將第二個PLC分配地址為192.168.2.1，以此類推，同時將工控機所在的網段分配地址為192.168.100.1，這樣就可以在虛擬局域網中實現數據的互通。
第二種方法不采用路由器，而是給每個PLC分配一個固定IP地址，通過將IP地址設置到CP243-1模塊內，并對模塊的參數進行適當的配置，在上位機中設置對應PLC的IP地址即可讀取其內部的數據。CP243-1是SIMATIC S7-200的AS-i主站，該通訊處理器最多可連接31個AS-i從站，并具有集成模擬量值傳送系統。前面板的LED顯示運行狀態(tài)及所連接從站的準備顯示，通過前面板的LED指示錯誤(包括AS-i電壓錯誤和組態(tài)錯誤)。
3軟件設置
本系統中，采用兩種硬件連接方式的上位機組態(tài)軟件的設置基本相同。打開監(jiān)控組態(tài)軟件組態(tài)王6.53，首先使用“設備配置向導”定義外部設備，選擇西門子S7-200(TCP)系列通訊模塊通信，并為設備定義唯一的邏輯名稱，然后選擇與設備連接的串口，并將設備的IP地址填寫到對應對話框內。
其它選項用默認的即可。設置完成后通過點擊新建的設備，用右鍵進行通訊測試，查看創(chuàng)建設備是否與對應的PLC通訊成功，如果可以采集到PLC內對應寄存器的數據，則通訊成功。
對于現場的變頻控制系統，根據現場的實際情況和安全性考慮設計為手動運行、自動運行、遠程監(jiān)控運行三種工作方式。結合現場的工藝流程和控制要求，制作組態(tài)監(jiān)控畫面、報警畫面、實時數據畫面、報表畫面等。根據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：《網絡安全技術與應用》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，北京大學出版社主辦，是國內網絡安全技術與應用領域行業(yè)指導性科技月刊，國內外公開發(fā)行。本刊系“三高兩強”刊物，即信息量高、學術水平高、技術含量高;專業(yè)性強、應用性強。
參考文獻
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