1、摘要隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，使得變頻調(diào)速在工業(yè)電機(jī)拖動領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于plc的功能強(qiáng)大、容易方便、可靠性高等特點，所以常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟件平臺工具，在pc機(jī)上可以開發(fā)出人機(jī)界面，通過plc技術(shù)可以對自動化設(shè)備進(jìn)行“智能”控制。在本系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟停、運(yùn)行、調(diào)速和制動等特性。系統(tǒng)中由plc來完成數(shù)據(jù)的采集和對變頻器、電動機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。基于s7 200 plc的編程軟件step 7/win3.2采用模塊化的程序設(shè)計方法，大量采用代碼的重用，以減少

2、軟件的開發(fā)和維護(hù)。利用組態(tài)軟件protool/pro良好的人機(jī)界面和通信能力，使工作人員可以在中央控制室的pc機(jī)上方便而快捷的瀏覽現(xiàn)場的工業(yè)流程、實現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟停。關(guān)鍵字：plc 變頻器 變頻調(diào)速 組態(tài)軟件第二章 變頻調(diào)速在物料攪拌中的硬件設(shè)計目錄摘要i目錄ii第一章 緒論11.1選題研究的目的及意義11.2 論文的主要內(nèi)容11.3相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況21.3.1 plc技術(shù)發(fā)展概況21.3.2變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況21.3.3組態(tài)軟件組成4第二章 變頻調(diào)速在物料攪拌中的硬件設(shè)計52.1可編程控制器plc52.1.1plc的定義52.1.2 plc的組成及各部分的作用52

3、.2變頻調(diào)速的基本原理62.2.1變頻器的基本結(jié)構(gòu)62.2.2變頻調(diào)速的工作原理82.3變頻器的電氣控制原理圖10第三章 變頻調(diào)速在物料攪拌系統(tǒng)的軟件設(shè)計123.1系統(tǒng)的整體設(shè)計123.1.1用戶需求分析123.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)123.2 plc程序設(shè)計123.2.1變頻調(diào)速的控制流程圖123.2.2變頻調(diào)速在物料攪拌中的plc程序設(shè)計14第四章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計184.1監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)184.2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成194.3監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計194.4 plc與組態(tài)軟件之間的通信20結(jié)論23致 謝24參考文獻(xiàn)25第一章 緒論1.1選題研究的目的及意義 隨著電力電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展，電動機(jī)的調(diào)

4、速已經(jīng)從繼電器控制時代發(fā)展到今天的由變頻控制調(diào)速時代。并且在工業(yè)各個領(lǐng)域中都得到了極為廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)在的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，最為常見的是由plc控制變頻器實現(xiàn)電動機(jī)的調(diào)速控制，該方法主要通過程序來控制電動機(jī)的變頻調(diào)速從而實現(xiàn)自動控制。目前，我國的能源消耗僅次于美國，位列世界第二，但國民生產(chǎn)總值卻排在第八位左右，其中最重要的原因之一就是單位產(chǎn)值能耗太大。所以為了加強(qiáng)資源綜合利用，完善再生資源回收體系，我國開始加大對變頻調(diào)速技術(shù)的研究。變頻調(diào)速已成為電動機(jī)調(diào)速的最新潮流，有其自身的特點和優(yōu)點，隨著交流電動機(jī)變頻技術(shù)的日趨完善和推廣使用，特別是在礦用大功率高壓設(shè)備中的絞車、提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、等礦用

5、設(shè)備上的應(yīng)用效果則更加顯著。本課題以plc和變頻器控制調(diào)速為研究對象，設(shè)計出基于plc的變頻調(diào)速在物料攪拌中的實驗裝置。本論文的選題不論是從理論還是從實踐上都有十分重要的意義。1.2 論文的主要內(nèi)容 在各種異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，效率最高、性能最好的系統(tǒng)是變頻調(diào)速系統(tǒng)。變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)速時，須調(diào)節(jié)定子電壓和頻率，在這種情況下，機(jī)械特性基本上平行移動，而轉(zhuǎn)差率不變，它是當(dāng)前交流調(diào)速的主要發(fā)展方向。 本文研究了變頻調(diào)速技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，并且根據(jù)原有的控制結(jié)構(gòu)，結(jié)合組態(tài)軟件和plc技術(shù)，提出了一個改進(jìn)的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，并且采用此體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一個物料攪拌裝置的變頻調(diào)速系統(tǒng)。 論文首先介紹了plc

6、的定義以及它的組成和各部分的作用。然后對變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，比較了電機(jī)調(diào)速的幾種類型，深入探討了變頻調(diào)速的工作原理，最后介紹變頻器的控制電氣原理圖。論文接著利用基于plc的變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)物料攪拌的控制。包括按鈕模塊、報警模塊、變頻器給定模塊、變頻器設(shè)定模塊。本文采用德國西門子公司生產(chǎn)的s7-200型plc及其擴(kuò)展模塊，利用其豐富和功能強(qiáng)大的指令，設(shè)計出梯形圖。然后對組態(tài)軟件技術(shù)進(jìn)行了綜述，探討了組態(tài)軟件的基本結(jié)構(gòu)和硬件組成。利用mcgs組態(tài)軟件,采用模塊的形式,制作出電動機(jī)轉(zhuǎn)速的動態(tài)監(jiān)控畫面.工作人員通過該監(jiān)控畫面可以實時了解電動機(jī)的運(yùn)行情況,進(jìn)行故障檢測及報警。 最后利用pl

7、c與組態(tài)軟件之間的通信，實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控與管理。1.3相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況1.3.1 plc技術(shù)發(fā)展概況一、國外plc發(fā)展概況plc自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)plc，較有名的：美國：ab通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國：te 施耐德公司；韓國：三星、lg公司等。二、技術(shù)發(fā)展動向1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展。大： i/o點數(shù)達(dá)14336點、32位為微處理器、多cpu并行工

8、作、大容量存儲器、掃描速度高速化。小： 由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。2. plc在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛3. 不斷加強(qiáng)通訊功能4. 新器件和模塊不斷推出高檔的plc除了主要采用cpu以提高處理速度外，還有帶處理器的eprom或ram的智能i/o模塊、高速計數(shù)模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊等專用化模塊。5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的plc指令系統(tǒng)。6. 發(fā)展容錯技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。7.追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。三、國內(nèi)發(fā)展及應(yīng)用概況我國的

9、plc產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個階段：順序控制器（19731979）一位處理器為主的工業(yè)控制器（19791985）8位微處理器為主的可編程序控制器（1985以后）。在對外開放政策的推動下，國外plc產(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。如寶鋼一、二期工程就引進(jìn)了500多套，還有咸陽顯象管廠、秦皇島煤碼頭、汽車廠等?，F(xiàn)在，plc在國內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來越高。1.3.2變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況 近年來，隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)等的迅速發(fā)展流傳動與控制技術(shù)成為目前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速、計算機(jī)數(shù)字控

10、制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)下的發(fā)展趨勢。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和制動性能，高效率、高功率因數(shù)、節(jié)電效果、廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。深入了解交流傳動與控制技術(shù)的走向，具有十分重要的意義.隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步的顯露出來。由于換向器的存在，直流電機(jī)的維護(hù)量加大，單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到很大的限制。人們開始轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價格低廉的異步電動機(jī)。但是異步電動機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)的需要。于是，從20世紀(jì)30年

11、代開始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，可是進(jìn)展非常緩慢。在相當(dāng)長的時期內(nèi)，直流調(diào)速一直以其優(yōu)異的性能統(tǒng)治著電氣傳動領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相媲美。目前，交流調(diào)速已進(jìn)入逐步代替直流調(diào)速的時代。變頻器技術(shù)的另外一個層面是應(yīng)用技術(shù)。多年來，國家經(jīng)貿(mào)委一直同國家有關(guān)部門致力于變頻器技術(shù)的開發(fā)及推廣應(yīng)用，在技術(shù)開發(fā)及技術(shù)改造方面給予了重點扶持，組織了變頻調(diào)速技術(shù)的評測推薦工作，并把推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)作為風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能技術(shù)改造專項的重點投資方向，同時鼓勵單位開展同貸同還方式，抓開發(fā)工程、抓示范工程、抓推廣

12、應(yīng)用工程，還處理了風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能中心，開展信息咨詢和培訓(xùn)活動。19951997年，3年間我國風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速技術(shù)改造投入資金3.5億元，改造總?cè)萘窟_(dá)100萬千瓦，可年節(jié)電7億度，平均投資回收期約2年。據(jù)有關(guān)資料表明，我國變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成績，每年有數(shù)十億元的銷售額，說明我國的變頻器應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。從簡單的手動控制到基于rs一485網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)控制，與計算機(jī)和plc聯(lián)網(wǎng)組成復(fù)雜的控制系統(tǒng)。變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復(fù)雜性、控制精度和動態(tài)響應(yīng)都有很高的要求，已經(jīng)完全取代了直流調(diào)速技術(shù)。近年來，變頻器在功能上，利用先進(jìn)的控制理論，開發(fā)出了諸如卷取、提升、主從等控制功能，

13、使應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便和簡潔，同時使變頻器的應(yīng)用技術(shù)提高到了一個新的水平。變頻調(diào)速這一技術(shù)正越來越廣泛的深入到各行各業(yè)中。它的節(jié)能、省力、易于構(gòu)成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。尤其是在高能耗、低產(chǎn)出的設(shè)備較多的企業(yè)，采用變頻調(diào)速裝置將使企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)利益，同時這也是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。1.3.3組態(tài)軟件組成軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。1. 主控窗口主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)

14、度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。2. 設(shè)備窗口設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。3. 用戶窗口本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。4. 實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將mcgs工程的各個部分連接成一個有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)所定義的不同類型和名稱的變量，將作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制

15、、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。5. 運(yùn)行策略本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序(ifthen腳本程序)，選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。第二章 變頻調(diào)速在物料攪拌中的硬件設(shè)計2.1可編程控制器plc2.1.1plc的定義 可編程控制器是在繼電器控制技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造并迅速發(fā)展起來的。早期的可編程控制器稱做可編程序邏輯控制器(programmable logic controller，簡稱plc)它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯運(yùn)算、計數(shù)、定時等功能。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置除了邏輯控制的范圍，還增加了算術(shù)運(yùn)算

16、、數(shù)據(jù)處理、通信與聯(lián)網(wǎng)等各種強(qiáng)大的功能，因此，現(xiàn)在這種裝置被稱做可編程控制器(programmable controller，簡稱pc)。但是為了避免與個人計算機(jī)(personal computer)的簡稱混淆，仍將可編程控制器簡稱為plc。盡管plc問世時間不長，但發(fā)展迅速。目前這種以微處理器為核心，集自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體的控制器已被廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電氣制造商協(xié)會nema為其做了如下定義：“pc是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令，用來執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/出模塊

17、控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機(jī)若是執(zhí)行pc功能，亦被視為pc，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。1987年國際電工委員會iec通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或者模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。2.1.2 plc的組成及各部分的作用plc實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，

18、基本構(gòu)成為： （1）電源plc的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此plc的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去。 （2） 中央處理單元(cpu)中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、i/o以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時，首先它 6以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存

19、儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來對大型plc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個cpu出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 （3）存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 （4）輸入輸出接口電路、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是plc與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入

20、通道。 、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用plc通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。2.2變頻調(diào)速的基本原理2.2.1變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。簡言之，變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟起動、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。實現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。變頻器實際上就是一個整流逆變器。它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?，然后用電子元件對直流電進(jìn)行開關(guān)變?yōu)榻涣麟?。一般功率較

21、大的變頻器用可控硅，并設(shè)一個可調(diào)頻率的裝置，使頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào).用來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，使得轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào)。如圖2.1所示，變頻器一般由整流電路、直流中間電路、逆變電路、控制電路等幾大部分構(gòu)成。圖2.1 變頻器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成其中控制電路完成對主電路的控制，整流電將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時還需要一個進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計算的cpu以及一些相應(yīng)的電路。 1.整流電路 它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動的直流電壓。目前大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩

22、組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。2.中間電路 在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。有以下三種作用：a.使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用。b.通過開關(guān)電源為各個控制線路供電。c.配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。3.逆變電路將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出?？刂齐娐?控制電路有：給

23、異步電動機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路”組成。它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號。（1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。（3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。（4）速度檢測電路:以裝在異步電動機(jī)軸機(jī)上的速度檢測

24、器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。（5）保護(hù)電路：檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。2.2.2變頻調(diào)速的工作原理一、異步電動機(jī)概述1.異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)原理異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的。（1） 磁場以n 0轉(zhuǎn)速順時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子 電流（2） 通電的轉(zhuǎn)子繞組相對磁場運(yùn)動，產(chǎn)生電磁力（3） 電磁力使轉(zhuǎn)子繞組以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，方向與磁場旋轉(zhuǎn)方向相同2.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場實際上是三個交變磁場合成的結(jié)果。這三個交

25、變磁場應(yīng)滿足：（1） 在空間位置上互差2/3 rad電度角。這一點，由定子三相繞組的布置來保證（2） 在時間上互差2/3 rad相位角（或1/3周期）。這一點，由通入的三相交變電流來保3.電動機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場的磁力線。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必須低于定子磁場的轉(zhuǎn)速n0，兩者之差稱為轉(zhuǎn)差:nn0n轉(zhuǎn)差與定子磁場轉(zhuǎn)速（常稱為同步轉(zhuǎn)速）之比，稱為轉(zhuǎn)差率：sn0-nn / n0同步轉(zhuǎn)速n0由下式?jīng)Q定：n060f / p式中，f為輸入電流的頻率，p為旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。由此可得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速:n60f（1s）/ p二.異步電動機(jī)調(diào)速由轉(zhuǎn)速n60 f（1s）/ p可知異步電動機(jī)調(diào)速有

26、以下幾方法：1. 改變磁極對數(shù)p （變極調(diào)速）定子磁場的極對數(shù)取決于定子繞組的結(jié)構(gòu)。所以，要改變p，必須將定子繞組制為可以換接成兩種磁極對數(shù)的特殊形式。通常一套繞組只能換接成兩種磁極對數(shù)。變極調(diào)速的主要優(yōu)點是設(shè)備簡單、操作方便、機(jī)械特性較硬、效率高、既適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，又適用于恒功率調(diào)速；其缺點是：有極調(diào)速，且極數(shù)有限，因而只適用于不需平滑調(diào)速的場合。2. 改變轉(zhuǎn)差率s （變轉(zhuǎn)差率調(diào)速） 以改變轉(zhuǎn)差率為目的調(diào)速方法有：定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、串極調(diào)速等。(1)定子調(diào)壓調(diào)速當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時，隨著電機(jī)定子電壓的降低，主磁通減少，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢減少，轉(zhuǎn)子電流減少，轉(zhuǎn)子受到的

27、電磁力減少，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)速減小，從而達(dá)到速度調(diào)節(jié)的目；同理，定子電壓升高，轉(zhuǎn)速增加。調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點是調(diào)速平滑，采用閉環(huán)系統(tǒng)時，機(jī)械特性較硬，調(diào)速范圍較寬，缺點是低速時，轉(zhuǎn)差功率損耗較大，功率因素低，電流大，效率低。調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，比較適合于風(fēng)機(jī)泵類特性的負(fù)載。(2)轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速當(dāng)定子電壓一定時，電機(jī)主磁通不變，若減小定子電阻，則轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)子受到的電磁力增大，轉(zhuǎn)差率減小，轉(zhuǎn)速降低；同理增大定子電阻，轉(zhuǎn)速增加。轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速的優(yōu)點是設(shè)備和線路簡單，投資不高，但其機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍受到一定限制，且低速時轉(zhuǎn)差功率損耗較大，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差。目前，轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速

28、只在一些調(diào)速要求不高的場合采用。(3)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動機(jī)為原動機(jī)，通過改變電磁轉(zhuǎn)差離合器的勵磁電流進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞和磁極兩部分組成，二者之間沒有機(jī)械的聯(lián)系，均可自由旋轉(zhuǎn)。離合器的電樞與異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸相連并以恒速旋轉(zhuǎn)，磁極與工作機(jī)械相連。電磁轉(zhuǎn)差離合器的工作原理是：如果磁極內(nèi)勵磁電流為零，電樞與磁極間沒有任何電磁聯(lián)系，磁極與工作機(jī)械靜止不動，相當(dāng)于負(fù)載被“脫離”；如果磁極內(nèi)通入直流勵磁電流，磁極即產(chǎn)生磁場，電樞由于被異步電動機(jī)拖動旋轉(zhuǎn)，因而電樞與磁極間有相對運(yùn)動而在電樞繞組中產(chǎn)生電流，并產(chǎn)生力矩，磁極將沿著電樞的運(yùn)轉(zhuǎn)方

29、向而旋轉(zhuǎn)，此時負(fù)載相當(dāng)于被“合上”，調(diào)節(jié)磁極內(nèi)通入的直流勵磁電流，就可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的優(yōu)點是控制簡單，運(yùn)行可靠，能平滑調(diào)速，采用閉環(huán)控制后可擴(kuò)大調(diào)速范圍，運(yùn)用于通風(fēng)類或恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載；其缺點是低速時損耗大，效率低。(4)串極調(diào)速前面介紹的定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速均存在著轉(zhuǎn)差功率損耗較大、效率低的問題，是很大的浪費(fèi)。如何能夠?qū)⑾挠谵D(zhuǎn)子電阻上的功率利用起來，同時又能提高調(diào)速性能？串極調(diào)速就是在這樣的指導(dǎo)思想下提出的。串極調(diào)速的基本思想是將轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)差功率通過變換裝置加以利用，以提高設(shè)備的效率。串極調(diào)速的工作原理實際上是在轉(zhuǎn)子回路中引入了一個與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢

30、頻率相同的可控的附加電動勢，通過控制這個附加電動勢的大小，來改變轉(zhuǎn)子電流的大小，從而改變轉(zhuǎn)速。串極調(diào)速具有機(jī)械特性比較硬、調(diào)速平滑、損耗小、效率高等優(yōu)點，便于向大容量發(fā)展，但它也存在著功率因素較低的缺點。3改變頻率f （變頻調(diào)速）當(dāng)極對數(shù)p不變時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電源頻率成正比，因此，連續(xù)的改變供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。異步電動機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍廣、調(diào)速平滑性能好、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點，可以方便的實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速，整個調(diào)速特性與直流電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速和弱磁調(diào)速十分相似，并可與直流調(diào)速相比美2.3變頻器的電氣控制原理圖1、變頻器的主回路電壓型變頻器主電路包括：整流

31、電路、中間直流電路、逆變電路三部分組，交-直-交型變頻器結(jié)構(gòu)見附圖1(1)整流電路：vd1vd6組成三相不可控整流橋，220v系列采用單相全波整流橋電路；380v系列采用橋式全波整流電路。(2)中間濾波電路：整流后的電壓為脈動電壓，必須加以濾波；濾波電容cf除濾波作用外，還在整流與逆變之間起去耦作用、消除干擾、提高功率因素，由于該大電容儲存能量，在斷電的短時間內(nèi)電容兩端存在高壓電，因而要在電容充分放電后才可進(jìn)行操作。（3）限流電路：由于儲能電容較大，接入電源時電容兩端電壓為零，因而在上電瞬間濾波電容cf的充電電流很大，過大的電流會損壞整流橋二極管，為保護(hù)整流橋上電瞬間將充電電阻rl串入直流母線

32、中以限制充電電流，當(dāng)cf充電到一定程度時由開關(guān)sl將rl短路。第三章 變頻調(diào)速在物料攪拌系統(tǒng)的軟件設(shè)計（4）逆變電路：逆變管v1v6組成逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀兂深l率、幅值都可調(diào)的交流電，是變頻器的核心部分。常用逆變模塊有：gtr、bjt、gto、igbt、igct等，一般都采用模塊化結(jié)構(gòu)有2單元、4單元、6單元（5）續(xù)流二極管d1d6：其主要作用為：1）電機(jī)繞組為感性具有無功分量，vd1vd7為無功電流返回到直流電源提供通道2）當(dāng)電機(jī)處于制動狀態(tài)時，再生電流通過vd1vd7返回直流電路。3）v1v6進(jìn)行逆變過程是同一橋臂兩個逆變管不停地交替導(dǎo)通和截止，在換相過程中也需要d1d6提供通路。（6）緩沖

33、電路由于逆變管v1v6每次由導(dǎo)通切換到截止?fàn)顟B(tài)的瞬間，c極和e極間的電壓將由近乎0v上升到直流電壓值ud，這過高的電壓增長率可能會損壞逆變管，吸收電容的作用便是降低v1v6關(guān)斷時的電壓增長率。（7）制動單元電機(jī)在減速時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將可能超過此時的同步轉(zhuǎn)速（n=60f/p）而處于再生制動（發(fā)電）狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能將反饋到直流電路中使直流母線（濾波電容兩端）電壓ud不斷上升（即所說的泵升電壓），這樣變頻器將會產(chǎn)生過壓保護(hù)，甚至可能損壞變頻器，因而需將反饋能量消耗掉，制動電阻就是用來消耗這部分能量的。制動單元由開關(guān)管與驅(qū)動電路構(gòu)成，其功能是用來控制流經(jīng)rb的放電電流ib。圖2.2 變頻器的電氣控制原

34、理圖第三章 變頻調(diào)速在物料攪拌系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)的整體設(shè)計3.1.1用戶需求分析 （1）系統(tǒng)要求用戶能夠直觀瀏覽現(xiàn)場的工藝流程； （2）要求用戶能夠在pc界面上啟動和停止現(xiàn)場驅(qū)動皮帶的電機(jī)； （3）電機(jī)運(yùn)行頻率可以由用戶根據(jù)生產(chǎn)的需要自行設(shè)置，電機(jī)具有自行速度調(diào)節(jié)功能； （4）變頻器的故障信號能夠及時反映在操作界面上； （5）物料倉內(nèi)有無物料狀態(tài)檢測，能夠提示用戶； （6）打開和關(guān)閉物料倉的電磁閥； （7）電機(jī)實時轉(zhuǎn)速顯示功能。3.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般說來，plc控制系統(tǒng)有以下3種類型：1plc構(gòu)成的單機(jī)系統(tǒng)這種系統(tǒng)的被控對象往往是一臺機(jī)器或一條生產(chǎn)流水線。被控對象的控制是山一臺plc來實

35、現(xiàn)的。它一般不需要與其他的plc或汁算機(jī)進(jìn)行通信。但設(shè)計者還要考慮將來是否有聯(lián)網(wǎng)的需要，如果有，應(yīng)當(dāng)選擇具有通信功能的plc。 2plc構(gòu)成的集中控制系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的被控對象通常是數(shù)臺機(jī)器或流水線構(gòu)成，就是用一臺plc控制多臺被控設(shè)備。該控制系統(tǒng)多用于各種對象所處的地理位置比較近，且相互之間的動作有一定聯(lián)系的場合。由于采用一臺plc控制，因此各被控對象之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)不需要另外的通信線路。但是，當(dāng)某一個對象的控制程序需要改變時，必須停運(yùn)plc，其他的控制對象也必須停止運(yùn)行。這是集中控制系統(tǒng)的最大的缺點。對于大型的集中控制系統(tǒng)，通常采用冗余系統(tǒng)克服上述缺點。3plc構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng) 分布式控

36、制系統(tǒng)又稱為分散控制系統(tǒng)，即每一個控制對象設(shè)置一臺plc，各臺 plc之間可通過信號傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)和發(fā)令等，或由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行通信。這類系統(tǒng)的被控對象比較多，他們分布在一個較大區(qū)域內(nèi)，相互之間的距離較遠(yuǎn)，而且各被控對象之間要求經(jīng)常的交換數(shù)據(jù)和信息。分散控制系統(tǒng)多用于多臺機(jī)械生產(chǎn)線的控制，各生產(chǎn)線之間有數(shù)據(jù)連接。山于各控制對象都山自己的plc控制，當(dāng)某一臺plc停運(yùn)時，不需要停運(yùn)其他的plc。 3.2 plc程序設(shè)計3.2.1變頻調(diào)速的控制流程圖 1. 工藝流程的分析（1） 首先根據(jù)混合物料a 和物料b 的比例給電子皮帶秤中的稱重傳感器和電磁流量計一個給料信號。 （2）接通各

37、個電氣設(shè)備的電源后, 電氣設(shè)備開始工作, 其中攪拌電機(jī)一直帶動攪拌器工作。 （3） 物料a 輸送到變頻調(diào)速電機(jī)m1所帶動的傳送帶上, 通過m1帶動的傳送帶把物料a 送到帶有稱重傳感器p的電子皮帶稱上, 然后由帶有恒速電機(jī)的電子皮帶秤將物料a 輸送到攪拌器中去。 （4）變頻調(diào)速電機(jī)m1的轉(zhuǎn)速大小由電子皮帶秤所帶的稱重傳感器所反饋的4 20 ma 電流信號通過plc 中的a /d和d /a 模塊把反饋信號傳送到變頻器中去, 通過這一反饋信號讓變頻器來調(diào)節(jié)m 1電機(jī)的轉(zhuǎn)速, 以達(dá)到調(diào)節(jié)物料a 的給料量的目的。 （5）在輸送物料a 的同時打開電磁閥, 物料b開始向攪拌器中輸送。 （6） 通過電磁流量計

38、帶有的流量傳感器q 與給定值比較向plc 反饋一個4 20 ma 的電流信號, 通過plc中的a /d和d /a 模塊把信號傳送到帶有伺服電機(jī)m3的電動調(diào)節(jié)閥中, 通過這一信號控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度, 以達(dá)到調(diào)節(jié)物料b 進(jìn)料大小的目的。 （7） 將物料a 和物料b 輸送到攪拌器中后對其進(jìn)行攪拌。2. 控制流程 控制過程電氣設(shè)備的啟動順序為：首先啟動攪拌電機(jī)m4，然后打開電磁閥，接通物料a的輸送電機(jī)m1、電子皮帶秤、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計及plc的電源。 通過電子皮帶秤和電磁流量計的反饋信號適時的調(diào)節(jié)m1電機(jī)和電動調(diào)節(jié)閥，以控制物料a和物料b的輸送量。物料攪拌系統(tǒng)控制裝置如圖所示

39、： 圖3.1物料攪拌控制系統(tǒng)裝置3.2.2變頻調(diào)速在物料攪拌中的plc程序設(shè)計1. plc選定根據(jù)系統(tǒng)的要求，保證操作人員的現(xiàn)場控制能力，設(shè)計“手動”和“自動”兩種控制方式，并用一個方式轉(zhuǎn)換開關(guān)供控制方式轉(zhuǎn)換。本次選用s7-200 cpu 224 plc，研制了一套符合攪拌系統(tǒng)生成工藝要求的plc控制裝置。充分利用plc本身資源，大大減少設(shè)備故障率和設(shè)備的占地面積，充分發(fā)揮系統(tǒng)的高性能。2.i/o地址分配表按系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)控制開關(guān)按鈕包括手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、急停按鈕、手動下料、輸送開關(guān)和復(fù)位按鈕等。為便于整個工藝流程操作管理的集中，在自動控制時，設(shè)計了既可在現(xiàn)場進(jìn)行近地“啟動”與“停止”的方

40、式，也可遠(yuǎn)地進(jìn)行“啟動”與“停止”，共有四個按鈕。此外，還包括手動送料a、手動送料b、手動攪拌等輸入信號、系統(tǒng)輸入共八個輸入端子。系統(tǒng)輸入包括下料閥、調(diào)節(jié)閥、變頻電機(jī)等共七個輸出端子。因此選用s7-200 cpu 224 plc，本機(jī)共有14輸入端子，10輸出端子。根據(jù)控制方案及設(shè)備要求，建立所有現(xiàn)場控制元件與plc編程元件的地址分配表。如表3-1所示：輸入/輸出元件地址分配表輸入輸出控制元件編程地址控制元件編程地址手動/自動轉(zhuǎn)換i0.0變頻電動機(jī)q0.0急停按鈕i0.1恒速電動機(jī)q0.1啟動循環(huán)i0.2攪拌電動機(jī)q0.2停止循環(huán)i0.3繼電器q0.3手動送料ai0.4下料閥q0.4手動送料b

41、i0.5調(diào)節(jié)閥q0.5手動攪拌i0.6模塊故障報警q0.6復(fù)位按鈕i0.7 表3-1 i/o分配表3.plc外部接線圖plc外部接線圖如圖3.3所示圖3.3 plc外部接線圖4. 梯形圖設(shè)計 出狀態(tài)時，啟動電源，打開y1閥，使液體a進(jìn)入，當(dāng)液體a到達(dá)中限位時，關(guān)閉閥y1；再打開y2閥，使液體b進(jìn)入，當(dāng)液體b到達(dá)中限位時，關(guān)閉閥y2；然后啟動電動機(jī)開始攪拌，定時器延時60秒后，電機(jī)停止攪拌，到達(dá)下限位，閥y4關(guān)閉，操作完畢。循環(huán)此過程。網(wǎng)絡(luò)3的程序?qū)崿F(xiàn)了變頻電動機(jī)m1的轉(zhuǎn)動。第四章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4.1監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本文結(jié)合監(jiān)控?zé)狳c，不僅對物料攪拌進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場電氣設(shè)

42、備，將監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計成一個實時監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制的一個集成系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所圖4.1.監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成(1) 上位機(jī)層工廠管理員一般不在工業(yè)現(xiàn)場，無法對現(xiàn)場各種情況進(jìn)行了解。設(shè)計上位機(jī)層有利于管理員實現(xiàn)對整個配電系統(tǒng)中用電設(shè)備的配電管理和綜合數(shù)據(jù)管理瀏覽現(xiàn)場實時工況畫面或進(jìn)行如使用權(quán)限、系統(tǒng)配置等高級設(shè)置。通信網(wǎng)絡(luò)中主要包含主機(jī)rs232接口、儀器儀表中rs485接口及網(wǎng)卡。通過通信網(wǎng)絡(luò)可以把現(xiàn)場的配電和控制設(shè)備與上位機(jī)連接起來，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化要求。(2) 前端機(jī)層基于plc/mcgs的攪拌系統(tǒng)研究為滿足監(jiān)控系統(tǒng)智能化要求，有利于現(xiàn)場工作人員更直接、更集中地控制和管理用

43、電設(shè)備，設(shè)計了前端機(jī)層。它相當(dāng)于中層管理，是本監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。前端機(jī)選用觸摸屏電腦。從計算機(jī)與人組成的人機(jī)系統(tǒng)來講，觸摸屏是一種交互式輸入設(shè)備，用戶只需用手指或光筆點擊觸摸屏的內(nèi)容即可控制計算機(jī)的運(yùn)行。因此，具有操作簡單，應(yīng)用靈活等特點，提高了用戶使用的積極性。 (3) 智能控制層為滿足監(jiān)控系統(tǒng)分散化的要求，設(shè)計了智能控制層。它是系統(tǒng)的底層控制層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的最基本的數(shù)據(jù)采集和控制。智能控制層由ai儀表、plc和單片機(jī)三種現(xiàn)場控制器組成，分別對各種不同的用電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場電量、非電量參數(shù)的監(jiān)控與管理。(4) 工業(yè)現(xiàn)場系統(tǒng)通過三相電動機(jī)、變頻器、電磁閥和報警器等四種工業(yè)現(xiàn)場最常用的

44、負(fù)載類型對所設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行實際驗證。；采用plc控制變頻器及模擬工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)線流程中的順序控制。4.2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成(1) 上位機(jī)是監(jiān)控系統(tǒng)軟件運(yùn)行的載體，用來實現(xiàn)對整套系統(tǒng)的管理。選用筆記本電腦。(2) 前端機(jī)：是組態(tài)監(jiān)控軟件運(yùn)行的載體，實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,處理，監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的用電設(shè)備等功能。選用觸摸屏電腦ai-2000。(3) 電量變送器實現(xiàn)將工業(yè)現(xiàn)場的強(qiáng)電信號轉(zhuǎn)化成ai儀表能接受的05v或者o-20ma的標(biāo)準(zhǔn)信號的功能。選用電壓、電流變送器。(4) ai智能儀表實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場各用電設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并能夠通過rs485接口與前端機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。選用宇光電子有限公司的hi301、a

45、1808。(5) 可編程控制器實現(xiàn)對變頻器的控制。選用西門子s7200。4.3監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計本監(jiān)控系統(tǒng)除了能實現(xiàn)物料的檢測和遙控功能，更是對工業(yè)現(xiàn)場電氣設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制的一個集成系統(tǒng)。充分利用現(xiàn)場總線技術(shù)、mcgs組態(tài)技術(shù)、觸摸屏的交互式功能以及a i儀表的數(shù)據(jù)通信、參數(shù)配置等智能化功能，其主要功能可歸納為實時處理功能、分布式控制和管理功能、可視性和可操作性功能：1. 實時處理功能系統(tǒng)對主回路實施配電功能及實時信息管理。根據(jù)檢測到的現(xiàn)場信號或操作人員發(fā)出的控制命令產(chǎn)生開關(guān)量輸出信號，控制負(fù)載的接通或分?jǐn)?，實現(xiàn)配電功能。同時具有數(shù)據(jù)采集與處理功能，如實時報警、報表輸出、曲線顯示等。

46、2. 分布式控制和管理功能系統(tǒng)提供對網(wǎng)絡(luò)的支持，使用統(tǒng)一的通信協(xié)議；具有良好的開放性，可與上層網(wǎng)絡(luò)連通；彼此交換各種信息。通過mcgs組態(tài)技術(shù)，充分運(yùn)用新一代計算機(jī)分布式控制技術(shù)vcs，使分散在不同現(xiàn)場之間的采集系統(tǒng)和工作站之間協(xié)同工作，實現(xiàn)分布式控制和管理。3. 可視性和可操作性功能系統(tǒng)以圖象、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運(yùn)行中的的狀態(tài)、異常報警等有關(guān)信息。用變化大小、改變顏色等多種方法，增強(qiáng)畫面的動態(tài)顯示效果，增強(qiáng)畫面的動態(tài)顯示效果，具有很強(qiáng)的可視性和可操作性?？傊?，軟件設(shè)計以控制和實時監(jiān)測工業(yè)現(xiàn)場用電設(shè)備各個參數(shù)為中心，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點

47、。具體功能如下：(1) 安全機(jī)制在控制過程中，應(yīng)該盡量避免由于現(xiàn)場人為的誤操作所引發(fā)的故障或事故，而某些誤操作所帶來的后果有可能是致命性的。為了防止這類事故的發(fā)生，軟件提供了一套完善的安全機(jī)制，嚴(yán)格限制各類操作的權(quán)限，使不具備操作資格的人員無法進(jìn)行操作，從而避免了現(xiàn)場操作的任意性和無序狀態(tài)，防止因誤操作干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，造成不必要的損失。(2) 數(shù)據(jù)采集與處理采集工業(yè)現(xiàn)場用電設(shè)備的各種模擬量、數(shù)字量信號。實時處理采集到的數(shù)字信號，根據(jù)控制規(guī)程，自動控制工業(yè)現(xiàn)場的開關(guān)設(shè)備；對采集到的信號利用電力系統(tǒng)的分析計算方法，實現(xiàn)對電壓、電流等電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和分析。(3) 報警處理根據(jù)采

48、集到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果發(fā)生故障，則對故障進(jìn)行報警、記錄，并產(chǎn)生所需的各種圖形?？蓪I(yè)配電系統(tǒng)中的故障設(shè)備進(jìn)行控制。(4) 動畫顯示軟件界面可根據(jù)整個工業(yè)配電的工作流程，對工業(yè)現(xiàn)場各用電設(shè)備用mcgse用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果，達(dá)到過程實時監(jiān)控的目的。(5) 報表輸出、曲線顯示系統(tǒng)可將設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤，統(tǒng)計分析，并根據(jù)實際情況打印出數(shù)據(jù)報表。如：實時數(shù)據(jù)報表、存盤數(shù)據(jù)報表。數(shù)據(jù)報表可方便數(shù)據(jù)查詢、分析等。還可根據(jù)大量的數(shù)據(jù)信息，畫出曲線。4.4 plc與組態(tài)軟件之間的通信mcgs組態(tài)軟件的通信也采用組態(tài)模塊化思想，將用戶所需的