【正文】 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(jué)也比較成功。 Inter 將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。 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。 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(huà)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(huà)面中顯示，與最大原始值對(duì)應(yīng)。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(guò)程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量”。它基于 Microsoft Windows XP/NT/2021 操作系統(tǒng)，用戶(hù)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。 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。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)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(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入 /輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 ②該 16 位寄存器的高位字節(jié)與開(kāi)始 8 位字節(jié)進(jìn)行“異或”運(yùn)算。 用 RTU 模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是 8 位二進(jìn)制字符。 CRC 添加到消息中時(shí)，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。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。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)。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。 （ 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。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運(yùn)行方式跨越到支持 Inter，是擺在所有組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)商面前的一個(gè)重要課題。 性質(zhì) （ 1） 組態(tài)軟件的的可擴(kuò)展性 可擴(kuò)展性為用戶(hù)提供了在不改變?cè)邢到y(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來(lái)自于組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)商、第三方軟件提供商或用戶(hù)自身。 因而本課題主要完成“用組態(tài)軟件構(gòu)建上位機(jī)與變頻器通訊”。 Inter 將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。本課題主要完成用組態(tài)王軟件構(gòu)建上位機(jī)與變頻器之間的通訊，為用戶(hù)提供更方便可靠控制操作界面，方便其對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)采集與控制。微軟的 VBA 是一種相對(duì)完備的開(kāi)發(fā)環(huán)境，采用 VBA 的組態(tài)軟件通常使用微軟的 VBA 環(huán)境和組件技術(shù)，把組態(tài)系統(tǒng)中的對(duì)象以組件方式實(shí)現(xiàn)，使用 VBA 的程序?qū)@些對(duì)象進(jìn)行訪問(wèn)。 （ 1） 電流源型 電流源型逆變部分采用 SGCT 直接串聯(lián)解決耐壓?jiǎn)栴}，直流部分用電抗器儲(chǔ)存能量，目前的技術(shù)水平可以做到 輸出電壓，所以適應(yīng)國(guó)內(nèi)大部分電壓為 6KV 這一現(xiàn)狀。當(dāng)在一 Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。這樣在單獨(dú)的通信過(guò)程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。 所選的 ASCII 或 RTU 方式僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 網(wǎng)絡(luò)，它定義了在這些網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)傳輸 的消息段的每一位，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。整個(gè)過(guò)程要重復(fù) 8 次。一種模式是 ASCII西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 （美國(guó)信息交換碼），另一種模式是 RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備） 。生成多項(xiàng)式的位序也必須反過(guò)來(lái)，以保持一致。 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 2 章 PLC 控制原理 可編程控制器的定義和特點(diǎn) 可編程控制器的定義 可編程控制器（ Programmable Controller）縮寫(xiě)為 PC，為了和個(gè)人計(jì)算機(jī)區(qū)別把可編程控制器縮寫(xiě)為 PLC （ Programmable Logocl Controller）。由于運(yùn)算速度極高，各電器的動(dòng)作似乎同時(shí)完成的，但實(shí)際輸入 —輸出的響應(yīng)石油之后的。 DP 通訊變量程序 合康變頻器參數(shù)設(shè)置，給定方式 上位給定 。 “ I/O 變量”指的是組態(tài)王與外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換的變量。當(dāng)系統(tǒng)退出后再次啟動(dòng)時(shí)，變量的域值保持為最后一次修改的域值，無(wú)需用戶(hù)再去重新設(shè)置。 RS232 同電腦串口相連接。而隨著現(xiàn)代以工業(yè) PC為核心的自動(dòng)控制集成系統(tǒng)的日趨完善和工程技術(shù)人員使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶(hù)對(duì)組態(tài)的要求更側(cè)重于實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用功能，而不是過(guò)去的畫(huà)面清晰簡(jiǎn)潔。 6） 在上微機(jī)上可以比較明確地反饋回變頻器是否出了故障，何種故障及出現(xiàn) 。 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成并且能夠達(dá)到要 求 ，在這里我要感謝帶我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師：郭會(huì)軍（西安理工大學(xué) ）和曹永剛（合康變頻售前支持部經(jīng)理，技術(shù)工程師） 兩位老師 的指導(dǎo)和教誨，兩位老師在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的幾個(gè)月里對(duì)我認(rèn)真負(fù)責(zé)、答疑解惑，曹經(jīng)理更是事必躬親、有問(wèn)必答，在百忙中不忘對(duì)我們的工程實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)，并給予建議和監(jiān)督。 此次設(shè)計(jì)中主要內(nèi)容包括： 1） 由上位機(jī)控制變頻器的啟停。根據(jù)是否出現(xiàn)故障或者故障維修后兒自動(dòng)（手動(dòng)）實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行的工頻（或者頻工）投切操作，避免了因?yàn)槌霈F(xiàn)故障兒造成的重大損失和安全事故。 然后打開(kāi)主界面根據(jù)自己的設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)主畫(huà)面。 2） 內(nèi)存實(shí)型變量、 I/O 實(shí)型變量 類(lèi)似一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的浮點(diǎn)型變量 ，用于表示浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，取值范圍 10E38～ 10E+38，有效值 7 位。 組態(tài)軟件具有數(shù)據(jù)信號(hào)采集、腳本功能、控制功能、支持 Ietner及可擴(kuò)展性和開(kāi)放性等功能特點(diǎn)。 變頻器至上級(jí)斷路器之間有合閘允許、分閘信號(hào) 2 個(gè)干接點(diǎn)，并與上級(jí)斷路器進(jìn)行聯(lián)鎖。其主要有以下特點(diǎn)： ① 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 ④若向右（標(biāo)記位）移出的數(shù)位是 1，則生成多項(xiàng)式 1010000000000001和這個(gè)寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算；若向右移出的數(shù)位是 0，則返回③。 ASCII 模式使用的字符雖是 RTU 模式的兩倍，但 ASCII 數(shù)據(jù)的譯瑪和處理更為容易一些，此外，用 RTU 模式時(shí)報(bào)文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送，用 ASCII 模式 ，字符之間可產(chǎn)生長(zhǎng)達(dá) 1s 的間隔，以適應(yīng)速度較快的機(jī)器。 /* 消息中字節(jié)數(shù) */ {unsigned char uchCRCHi = 0xFF 。 消息中的每個(gè) ASCII 字符都是一個(gè)十六進(jìn)制字符組成 每個(gè)字節(jié)的位 數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。 控制器通信使用主 — 從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢(xún)）。 （ 3） 三電平型 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 三電平型變頻器采用鉗位電路，解決了兩只功率器件的串聯(lián)的問(wèn)題，并使相電壓輸出具有三個(gè)電平。 變頻器概述 高壓變頻器（在國(guó)外稱(chēng)中壓變頻器）自上個(gè)世紀(jì)九十年代中期開(kāi)始在國(guó)內(nèi)推廣，經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展，今天已經(jīng)普遍為市場(chǎng)所接受，估計(jì)今年的市場(chǎng)容量在 10 億到 20 億元人民幣之間。在生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要現(xiàn)場(chǎng)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行流程分析和過(guò)程控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化。而隨著現(xiàn)代以工業(yè) PC為核心的自動(dòng)控制集 成系統(tǒng)的日趨完善和工程技術(shù)人員使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶(hù)對(duì)組態(tài)的要求更側(cè)重于實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用功能，而不是過(guò)去的畫(huà)面清晰簡(jiǎn)潔。而隨著現(xiàn)代以工業(yè) PC為核心的自動(dòng)控制集成系統(tǒng)的日趨完善和工程技術(shù)人員使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶(hù)對(duì)組態(tài)的要求更側(cè)重于實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用功能，而不是過(guò)去的畫(huà)面清晰簡(jiǎn)潔。充分體現(xiàn)了“工業(yè)技術(shù)民用化”的發(fā)展趨勢(shì)。因此，大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語(yǔ)言的支持。至于高低方式，能夠達(dá)到比較好的調(diào)速效果，但是相比真正 的高壓變頻器，還有如下缺點(diǎn)：效率低，諧波大，對(duì)電機(jī)的要求比較嚴(yán)格，功率較大時(shí)（ 500KW 以上），可靠性較低。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu) ,而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。 從設(shè)備回應(yīng)消息也由 Modbus 協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要 行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯(cuò)誤檢測(cè)域。錯(cuò)誤檢測(cè)域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。僅每個(gè)字符中的 8Bit數(shù)據(jù)對(duì) CRC 有效，起始位和停止位以及奇偶校驗(yàn)位均無(wú)效。 } 1） ModBus 的傳輸方式 在 ModBus 系統(tǒng)中有 2 種傳輸模式可選擇。習(xí)慣于成串發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備會(huì)首選送出字符的最右位（ LSB最低有效位）。這個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)是一個(gè) 8 位二進(jìn)制數(shù)，可作為 2 個(gè) ASCII 十六進(jìn)制字節(jié)傳送。除此之外期還有一些擴(kuò)展接口、通信接口、智能（ I/O）接口、編程器和一些其他部件等。 （ 2）同步切換柜的特性 避免異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)大電流給供電系統(tǒng)和拖動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響 實(shí)現(xiàn)工頻與變頻之間“無(wú)擾動(dòng)”的頻繁切換 可用于各種重載設(shè)備啟動(dòng)場(chǎng)合 可用于“多設(shè)備”投入電網(wǎng)的順序軟啟動(dòng) 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 減少了工頻啟動(dòng)的繁瑣過(guò)程 圖 232 鎖相成功前頻、工電壓波形（黃色為電網(wǎng)波形） 圖 234 鎖相成功后頻、工電壓波形（黃色為電網(wǎng)波形） （ 3） 應(yīng)用 在現(xiàn)今的工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用了許多大型傳 動(dòng)系統(tǒng)，同步切換柜的應(yīng)用場(chǎng)合主要有以下幾種： 運(yùn)行方式無(wú)需調(diào)速，但是需要軟啟動(dòng)的重載場(chǎng)合，如煤磨、球磨等 需軟啟動(dòng)但無(wú)法脫離變頻電源運(yùn)行的場(chǎng)合 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 16 恒壓供水場(chǎng)合（多水泵投 /退） 不允許電機(jī)自由停機(jī)，必須要求減速停機(jī)的場(chǎng)合 控制系統(tǒng)外部接線 PLC 供 220VAC 控制電源，將 S7200 微型開(kāi)關(guān)撥到 Run 位置。工程開(kāi)發(fā)人員無(wú)須關(guān)心復(fù)雜的動(dòng)態(tài)庫(kù)代碼及設(shè)備通訊協(xié)議，只須使用組態(tài)王提供的設(shè)備定義向?qū)В纯啥x工程中使用的 I/O 設(shè)備，并通過(guò)變量的定義實(shí)現(xiàn)與 I/O 設(shè)備的關(guān)聯(lián)，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)既簡(jiǎn)單又方便。用類(lèi)似的方法建立其他變量。 按鈕：故障信息、退出按鈕 （ 1） 變量的定義： 例： 321 離散變量 圖 321 離散變量建立示意圖 322 實(shí)行變量 圖 322 實(shí)行變量建立示意圖 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 323 字符串變量 圖 323 字符串變量建立示意圖 注意： 對(duì)于 組態(tài)王 中一些字符串變量腳本的編譯，用的是類(lèi) C 程序的語(yǔ)言，而不是 C 語(yǔ)言。 本次調(diào)試試驗(yàn)中基本上比較成功的連接了上位機(jī)和變頻器，實(shí)現(xiàn)了用組態(tài)軟件搭建上位機(jī)與變頻間的通信，并成功的在上微機(jī)上對(duì)變頻器西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 的主要操作部分進(jìn)行了控制，例如給定頻率、運(yùn)行方式、系統(tǒng)狀態(tài)等都可以有上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 4） 在上微機(jī)上能夠知道變頻器的工作狀態(tài)。 同時(shí)也非常感謝張釗源、任盼等同學(xué)和何向菊（合康變頻）等幾位工程師 對(duì)我的幫助，共同度過(guò)這段充實(shí)的工作，謝謝。根據(jù)是否出現(xiàn)故障或者故障維修后兒自動(dòng)（手動(dòng)）實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行的工頻（或者頻工）投切操作，避免了因?yàn)槌霈F(xiàn)故障兒造成的重大損失和安全事故。 4） 在上微機(jī)上能夠知道變頻器的工作狀態(tài)。 “上位機(jī)控制系統(tǒng)”畫(huà)面的設(shè)計(jì) 在“上微機(jī)控制系統(tǒng)”界面中主要設(shè)置的有：控制部分、功能參數(shù)及其他（見(jiàn)界面）等。 特殊變量類(lèi)型有報(bào)警窗口變量、歷史趨勢(shì)曲線變量、系統(tǒng)變量三種。 工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫(huà)面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動(dòng)畫(huà)鏈接、命令語(yǔ)言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。 圖 231 接觸器式控制原理圖 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 14 （ 2） 檢測(cè)回路 檢測(cè)回路是變頻器與同步切換柜的重要環(huán)節(jié)。 ④ 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、 調(diào)試方便。 ⑦重復(fù)③ ~⑥，直至該報(bào)文所有字節(jié)均與 16 位寄 存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算，并移位 8 次。整數(shù)商位忽略不記， 16 位余數(shù)加入該報(bào)文（ MSB先發(fā)送），成為 2 個(gè) CRC 校驗(yàn)字節(jié)。 /* CRC 循環(huán)中的索引 */ while (usDataLen) /* 傳輸消息緩沖區(qū) */ {uIndex = uchCRCHi ^ *puchMsgg++ 。 1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無(wú)校驗(yàn)則無(wú) CRC 域是兩個(gè)字節(jié)，包含一 16 位的二進(jìn)制值。錯(cuò)誤檢測(cè)域?yàn)閺脑O(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。典型的從設(shè)備：可編程控制器。