摘要：變頻調(diào)速技術的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù));通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。文章發(fā)表在《網(wǎng)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(lián)網(wǎng)絡,通訊協(xié)議,動力設備,遠程組態(tài)

　　三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式為：n=60f(1-s)/p 從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可達到改變轉(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機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。

　　隨著計算機、互聯(lián)網(wǎng)絡技術發(fā)展和應用的普及，人們越來越需要現(xiàn)場設備在運行中與監(jiān)測控制系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)遠程交互信息，從而實現(xiàn)及時有效的管理與控制。隨著變頻調(diào)速技術的不斷完善，已經(jīng)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(lián)網(wǎng)通訊，遠程組態(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(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控現(xiàn)場工業(yè)動力設備的運行。

　　1系統(tǒng)特點及概況

　　系統(tǒng)的遠程組態(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(研華IPC-610H)來實現(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，也可以用于復雜的自動化控制系統(tǒng)。S7-200的I/O模塊下的執(zhí)行器和傳感器連接到現(xiàn)場設備，I/O模塊按主/從模式向現(xiàn)場設備提供輸出數(shù)據(jù)并向CPU或上位機饋送輸入數(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控制器進行通信。也可以通過工業(yè)以太網(wǎng)和STEP 7-Micro/WIN，實現(xiàn)S7-200系統(tǒng)的遠程編程、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(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(xié)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(xié)議，網(wǎng)絡上的S7-200 CPU為從站。工控機為主站。此時它們可以用網(wǎng)絡讀(NETR)和網(wǎng)絡寫(NETW)指令讀寫S7-200和其它CPU中的數(shù)據(jù)。

　　多點接口協(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(xiàn)用戶定義的通訊協(xié)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(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)控制計算機組成。工控機可以通過以太網(wǎng)與多個PLC進行通訊，來采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)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(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和工控機所在的網(wǎng)絡組成虛擬的局域網(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(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PLC分配一個固定IP地址，通過將IP地址設置到CP243-1模塊內(nèi)，并對模塊的參數(shù)進行適當?shù)呐渲茫谏衔粰C中設置對應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(tǒng)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?qū)?rdquo;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(nèi)。

　　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(nèi)對應寄存器的數(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(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、報警畫面、實時數(shù)據(jù)畫面、報表畫面等。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(nèi)網(wǎng)絡安全技術與應用領域行業(yè)指導性科技月刊，國內(nèi)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

　　[1]楊勝春. 遠距離監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望.信息系統(tǒng)自動化，2011

　　[2]王耀中. 遠距離監(jiān)控指標審計管理自動化技術.管理科學與技術，2012