【正文】 術(shù)特點(diǎn) 高壓電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速目前主要采用三種主要方式：液力耦合方式、串級(jí)調(diào)速和高低方式等。上述三種方式，發(fā)展到目作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 4 前都是比較成熟的技術(shù)。 高壓變頻器 產(chǎn)品 目前，主流的高壓變頻器產(chǎn)品主要有三種類型：電流源型、功率單元串聯(lián)多電平型和三電平型。 （ 2） 功率單元串聯(lián)多電平型 此變頻器采用多個(gè)低壓的功率單元串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓，輸入側(cè)的降壓變壓器采用移相方式，可有效消除對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，輸出側(cè)采用多電平正弦PWM 技術(shù)，可 適用于任何電壓的普通電機(jī)，另外，在某個(gè)功率單元出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)退出系統(tǒng)，而其余的功率單元可繼續(xù)保持電機(jī)的運(yùn)行，減少停機(jī)時(shí)造成的損失。三電平逆變器的主回路結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)少，雖然為電壓源型結(jié)構(gòu)，但易于實(shí)現(xiàn)能量回饋。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)反應(yīng)。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。 （ 2） 在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸 在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對(duì)等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。例如功能代碼 03 是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 值或狀態(tài)。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗(yàn)方式等），在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè) Modbus 網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到 1 秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤。 1 個(gè)起始位 接收設(shè)備重新計(jì)算收到消息的 CRC，并與接收到的 CRC域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。 LSB 被提取出來檢測(cè)，如果 LSB 為1，寄存器單獨(dú)和預(yù)置的值或一下，如果 LSB 為 0，則不進(jìn)行。 CRC 添加到消息中時(shí)，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。 /* 高 CRC 字節(jié)初始化 */ unsigned char uchCRCLo = 0xFF 。 uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex] 。選擇時(shí)應(yīng)視所用 ModBus 主機(jī)而定，每個(gè)ModBus 系統(tǒng)只能使用一種模式，不允許 2 種模式混用。 用 RTU 模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是 8 位二進(jìn)制字符。 2） ModBus 的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式 CRC16（循環(huán)冗余錯(cuò)誤校驗(yàn)） CRC16 錯(cuò)誤校驗(yàn)程序如下：報(bào)文（此處只涉及數(shù)據(jù)位，不指起始位、停止位和任選的奇偶校驗(yàn)位）被看作是一個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制，其最高有效位（ MSB）首選發(fā)送。經(jīng)上述處理而含有 CRC 字節(jié)的報(bào)文，若無錯(cuò)誤，到接收設(shè)備后再被同一多項(xiàng)式（ X↑ 16+X↑ 15+X↑ 2+1）除，會(huì)得到一個(gè)零余數(shù)（接收設(shè)備核驗(yàn)這個(gè) CRC 字節(jié)，并將其與被傳送的 CRC比較）。由于在運(yùn)算中不用進(jìn)位，為便于操作起見，計(jì)算 CRC 時(shí)設(shè) MSB 在最右位。 ②該 16 位寄存器的高位字節(jié)與開始 8 位字節(jié)進(jìn)行“異或”運(yùn)算。 ⑤重復(fù)③和④，直至移出 8 位。 另外，在某些非 ModBus 通信協(xié)議中也經(jīng)常使用 CRC16 作為校驗(yàn)手段，而且產(chǎn)生了一些 CRC16 的變種，他們是使用 CRC16 多項(xiàng)式 X↑ 16+X↑ 15+X↑ 2+1，單首次裝入的 16 位寄存器為 0000；使用 CRC16 的反序X↑ 16+X↑ 14+X↑ 1+1，首次裝入寄存器值為 0000 或 FFFFH。這個(gè) LRC 在接收設(shè)備進(jìn)行核驗(yàn)，并與被傳送的 LRC 進(jìn)行比較，冒號(hào)（：）、回車符號(hào)（ CR）、換行字符（ LF）和置入的其他任何非 ASCII 十六進(jìn)制字符在運(yùn)算時(shí)忽略不計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)核算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入 /輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 ② 適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。 作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 12 PLC 的組成 及工作原理 PLC 的基本組成 PLC 實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語言。但是 CPU 是以分時(shí) 操作方式來處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，便成為時(shí)間上的串行。 控制原理及程序 同步切換控制原理 （ 1） 工作原理 變頻器的同步切換按照運(yùn)行方式可分為頻工投切和工頻投切。變頻 器至同步切換柜 PLC 的電平輸入信號(hào)有高壓指示、運(yùn)行指示、鎖相成功、重故障指示 4 個(gè)信號(hào)。 圖 232 檢測(cè)回路原理圖 鎖相功能及切換柜特性 （ 1） 鎖相功能 鎖相前、后的變頻和工頻電壓波形如圖 23圖 234 所 示。接線圖如圖 235 所示： 圖 235 系統(tǒng)接線圖 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 控制流程圖 頻工投切操作以及工頻投切操作具體流程圖 人（如圖 23圖237） ： 圖 236 工頻投切流程圖 N Y N N Y 工頻投切 滿足條件？ 退出投切 工頻投 切按鈕 切按鈕 KM1 合閘？ 合 KM1 系統(tǒng)待機(jī)？ 延時(shí) 10s，發(fā)送投切指令 鎖相成功？ 延時(shí) 5s，合上 KM2，斷開 KM3 脈沖啟動(dòng)，解除鎖相 電網(wǎng)運(yùn)行，投切結(jié)束 Y N Y 作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 18 圖 237 頻工投切流程圖 延時(shí) 5S 合 KM3 變頻停機(jī)，電網(wǎng)運(yùn)行 斷開 KM2，投切結(jié)束 高壓就緒？ 延時(shí) 10S 啟動(dòng)變頻器 運(yùn)行信號(hào)？ 投切指令 鎖相成功？ KM KM2 合閘？ 頻工投切 滿足條件？ 頻工投 切按鈕 合 KM KM1 結(jié)束 退出投切 N Y Y N N N N Y N Y 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 投切條件與步驟： （ 1） 變頻到工頻投切 1） 投切條件 變頻器無故障（合閘允許） KM3（ QF3）分閘位置 QS QS2 在合閘位置（接觸器式） 頻工投切允許、工頻投切禁止 2） 投切步驟 投切條件均具備 切換柜接收到 “頻工投切”信號(hào) 閉合 KM2（ QF2） 閉合 KM1（ QF1），變頻器上電（如已上電，可省去） 同步切換柜檢測(cè)到變頻器高壓就緒后，延時(shí) 10 秒，給變頻器發(fā)出啟動(dòng)命令 同步切換柜檢測(cè)到變頻器運(yùn)行后，給變頻器發(fā)出“投切命令” 變頻器接到投切命令后，自動(dòng)加速，并與工頻電源鎖相 變頻器鎖相成功后， 給同步切換柜發(fā)出“鎖相成功”信號(hào) 此時(shí)鎖相成功信號(hào)必須穩(wěn)定 10s，如果 10s 內(nèi)“鎖相信號(hào)”發(fā)生閃動(dòng)，則重新開始計(jì)時(shí)，直到信號(hào)穩(wěn)定為止 同步切換柜接收到“鎖相成功”信號(hào)并穩(wěn)定后，閉合工頻開關(guān) KM3（ QF3） 同步切換柜檢測(cè)到 KM3（ QF3）閉合后，立即給變頻器發(fā)出停機(jī)命令（禁止 KM2/QF KM3/QF3 同時(shí)合閘時(shí)間過長(zhǎng)） 同步切換柜檢測(cè)到變頻器停止運(yùn)行后，斷開變頻器輸出開關(guān) KM2（ QF2） 電機(jī)工頻運(yùn)行 頻工投切結(jié)束 （ 2） 工頻到變頻投切 作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 20 1） 投切條件 變頻器無故障（合閘允許） KM3（ QF3）在合 閘位置 QS QS2 在合閘位置（接觸器式） 工頻投切允許、頻工投切禁止 2） 投切步驟 投切條件均具備 切換柜接收到“工頻投切”信號(hào) 閉合 KM1（ QF1），變頻器上電（如已上電，可省去） 同步切換柜檢測(cè)到變頻器系統(tǒng)待機(jī)后，延時(shí) 10 秒，給變頻器發(fā)出“投切命令” 變頻器接到投切命令后，自動(dòng)加速，并與工頻電源鎖相 變頻器鎖相成功后，給同步切換柜發(fā)出“鎖相成功”信號(hào) 同步切換柜接收到“鎖相成功”信號(hào)后，同樣進(jìn)行“鎖相穩(wěn)定檢測(cè)”，信號(hào)穩(wěn)定后閉合變頻器輸出開關(guān) KM2（ QF2） 同步切換柜監(jiān)測(cè)到 KM2（ QF2）閉合后， 立即斷開工頻開關(guān) KM3（ QF3） （禁止 KM2/QF KM3/QF3 同時(shí)合閘時(shí)間過長(zhǎng)） 同步切換柜檢測(cè)到 KM3（ QF3）斷開后，給變頻器發(fā)出“脈沖啟動(dòng)”命令，使變頻器解除鎖相狀態(tài)，電機(jī)變頻運(yùn)行 工頻投切結(jié)束 切換程序指令 主程序 0B1 使用 PPO0 實(shí)現(xiàn)與合康變頻器 MODBUS RTU 格式通訊 調(diào)用子程序旁路柜控制程序 。它基于 Microsoft Windows XP/NT/2021 操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。 （詳見第一章第一節(jié)） 組態(tài)軟件的構(gòu)成 組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 組態(tài)王與 I/O 設(shè)備 組態(tài)王軟件作為一個(gè)開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國(guó)內(nèi)外常見的 PLC、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等（如：西門子 PLC、莫迪康 PLC、歐姆龍 PLC、 三菱 PLC、研華模塊等等）通過常規(guī)通訊接口（如串口方式、 USB 接口方式、以太網(wǎng)、總線、 GPRS 等）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。變量可以分為基本類型和特殊類型兩大類，基本類型的變量又分為內(nèi)存變量和I/O 變量?jī)煞N。那些不需要和外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換，只在組態(tài)王內(nèi)使用的變量，比如計(jì)算過程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量”。 3） 內(nèi)存整數(shù)變量、 I/O 整數(shù)變量 類似一般程序設(shè)計(jì)語言中的有符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)型變量，用于表示帶符號(hào)的整型數(shù)據(jù)，取值范圍 2147483648～ 2147483647。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是通過驅(qū)動(dòng)程序采集來的，所以四個(gè)變量的類型都是 I/O 實(shí)型變量。 保存參數(shù) 選擇此項(xiàng)后，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果您修改了此變量的域值（可讀可寫型），系統(tǒng)將自動(dòng)保存修改后的域值。 最小原始值 針對(duì) I/O 整型、實(shí)型變量，為組態(tài)王直接從外部設(shè)備中讀取到的最小值 作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 26 最大原始值 針對(duì) I/O 整型、實(shí)型變量，為組態(tài)王直接從外部設(shè)備中讀取到的最大值 最小值 用于在組態(tài)王中將讀取到的原始值轉(zhuǎn)化為具有實(shí)際工程意義的工程值，并在畫面中顯示，與最小原始值對(duì)應(yīng) 最大值 用于在組態(tài)王中將讀取到的原始值轉(zhuǎn)化為具有實(shí)際工程意義的工程值，并在畫面中顯示，與最大原始值對(duì)應(yīng)。（其他包括組態(tài) 軟件的工具箱的的使用詳見“組態(tài)王說明”，這里不再贅述。 作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 28 實(shí)行變量有：輸入電流、電壓、功率，輸出電流、電壓、功率，給定頻率、輸出頻率、柜內(nèi)溫度等。 變頻器主要故障信息有： 熔斷器故障、過熱故障、 IGBT 故障、電源故障、欠壓故障、過壓故障、光纖故障等 “故障信息界面”的設(shè)計(jì)如圖 325 所示： 圖 325 故障信息 界面 圖 組態(tài)王與變頻器的連接 （ 1） 接線 將變頻器的 RS485接口端子 485+和 485分別連接到 RS232/RS485的轉(zhuǎn)換器 RS485 端的相應(yīng)位置端子上。 主要測(cè)試項(xiàng)目有： 作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 34 圖 415 故障信息測(cè)試 1） 由上位機(jī)控制變頻器的啟停。（帶旁路柜） 3） 由上位機(jī)控制輸入變頻器的給定頻率及輸出頻率。 5） 由上位機(jī)控制實(shí)現(xiàn)變頻器的控制功能 (給定方式、控制方式、 運(yùn)行方式 )。 設(shè)計(jì)結(jié)論 在工程 實(shí)踐中，常用組態(tài)軟件完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種集中控制功能。 Inter 將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。通過界面上的運(yùn)行、復(fù)位按鈕來控制變頻器的啟動(dòng)和停止，而不需要到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)錯(cuò)做這些按鈕，更加方便。 3） 由上位機(jī)控制輸入變頻器的給定頻率及輸出頻率。 5） 由上位機(jī)控制實(shí)現(xiàn)變頻器的控制功作者姓名： 論文題目 ：用組態(tài)王構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊 36 能 (給定方式、控制方式、運(yùn)行方式 )。鍛煉了在企業(yè)實(shí)踐中聯(lián)系課本知識(shí)同時(shí)根據(jù)自己在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的親手實(shí)踐親身體驗(yàn)結(jié)合的能力，充分地體現(xiàn)了理論與實(shí)際相結(jié)合的運(yùn)用，我自己感覺也比較成功。還經(jīng)常去車間告訴師傅們要耐心地給我們講解，讓我們感受到自己是受人重視地，給予了我們足夠的信心完成這次