【導(dǎo)讀】患，難以滿足安全生產(chǎn)的要求。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，電機試驗測試的自動?；且粋€必然趨勢。采用自動化裝置，可以減少實驗人員的試驗工作量，大大提高試驗效。率，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了可靠保證。現(xiàn)階段國內(nèi)外研究較多的是數(shù)字式的自動測試系統(tǒng)，可以控制測量過程，采集并處理測試數(shù)據(jù)，記錄與顯示測量結(jié)果。本課題研究一套基于PLC的NEMA電機試驗的監(jiān)控系統(tǒng)。對于溫升、負載試驗，本。設(shè)計采用變頻回饋法，即兩臺相同的異步電動機用聯(lián)軸器聯(lián)接，負載電機由變頻電源供電，此方法讀數(shù)比較穩(wěn)定，耗電少。組態(tài)軟件實施監(jiān)控。該系統(tǒng)選擇組態(tài)王軟件和三菱FX2N-48MPLC組成監(jiān)控系統(tǒng)，能。方便，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，通用性好，設(shè)計、施工和調(diào)試周期短等優(yōu)點。

　　

【正文】 輸入輸出變量定義如表 51 所示： 表 51 I/O 地址表 名稱 外部端子 器件代號 寄存器 開始 X0 SB0 M100 M2 電源側(cè)開關(guān) Y21 KM2 M121 M2 側(cè)開關(guān) Y22 KM4 M122 增大 M2 電壓 Y23 KM5 M123 M2 電壓的上限位開關(guān) X2 SQ22 M232 M2 手動增壓開關(guān) X12 SB12 M2 手動減壓開關(guān) X14 SB14 M2 電壓下限位開關(guān) X22 SQ2 M252 增大 M2 頻率 Y24 KM6 M142 M2 頻率的上限位開關(guān) X4 SQ4 M242 M1 電源側(cè)開關(guān) Y11 KM1 M111 M1 側(cè)開關(guān) Y12 KM3 M112 南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 增大 M1 電壓 Y13 KM7 M113 M1 電壓上限位開關(guān) X1 SQ1 M231 M1 手動增壓開關(guān) X11 SB11 M1 手動減壓開關(guān) X13 SB13 M1 電壓下限位開關(guān) X21 SQ21 M251 減小 M2 頻率 Y25 KM8 M141 M2 頻率的下限位開關(guān) X3 SQ3 M241 接通測量系統(tǒng) Y26 KM9 M101 由變量名定義可知，輸入點數(shù)為 11，輸出點數(shù)為 9， 在這里只定 義了部分變量，在實際實驗中還有更多變量需要定義。 輸入輸出配置如圖 51 所示 ： C O M C O MS B 0S B 1 1S B 1 2S B 1 3S B 1 4S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4S Q 2 1S Q 2 2X 0X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4X 1X 2X 3X 4X 2 1X 2 2K M 1K M 2K M 3K M 4K M 5K M 6K M 7K M 8K M 9Y 1 1Y 2 1Y 1 2Y 2 2Y 2 3Y 2 4Y 1 3Y 2 5Y 2 6 圖 51 輸入輸出配置 電機負載試驗 PLC 控制流程框圖 本系統(tǒng)所要完成的是電機的 型式 試驗 , 電機試驗的項目分為多種 ,在此 只 考慮負載 試驗， 負載試驗必須保證變頻機組的頻率在規(guī)定范圍 8～ 50Hz 內(nèi)變化，其對應(yīng)的軟件流程圖如圖 52 所示： 南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 負 載 試 驗 開 始M 2 電 源 側(cè) 電 壓M 2 側(cè) 電 壓調(diào) 節(jié) 負 載 側(cè) 電 壓 至 額 定 值調(diào) 節(jié) 變 頻 機 組 的 頻 率 至 額 定 值M 1 電 源 側(cè) 通 電M 1 側(cè) 通 電調(diào) 節(jié) 被 試 側(cè) 電 壓 至 額 定 值調(diào) 小 變 頻 機 組 頻 率頻 率 是 否 滿 足 要 求啟 動 測 量 系 統(tǒng)關(guān) M 1 側(cè) 電 壓關(guān) M 2 側(cè) 電 壓關(guān) M 1 電 源 側(cè) 電 壓關(guān) M 2 電 源 側(cè) 電 壓結(jié) 束YN 圖 52 負載試驗流程圖 流程圖梯形圖如圖 53 所示： 南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 53 負載試驗梯形圖 上位機軟件設(shè)計 組態(tài)王 概述 [27] 一、結(jié)構(gòu)概述 組態(tài)王 是運行于 9 20 NT 中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線程、 COM 組建等技術(shù)，實現(xiàn)了實時多任務(wù)。 組態(tài)王 軟件包由工程瀏覽器（ TouchExplorer）、工程管理器（ Projmanager）、畫面運行系統(tǒng)（ Touchvew）三部分組成。 在工程瀏覽器中可以查看工程的各個組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程管理器 內(nèi)嵌畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。 畫面的開發(fā)和運行是工程瀏覽器 調(diào)用畫面制作系統(tǒng) TouchMak 和工程運行系統(tǒng)TouchVew 來完成。 畫面制作系統(tǒng)是 應(yīng)用 工程的開發(fā)環(huán)境，具有先進完善的圖形生成功能。用戶需要在這個環(huán)境中完成畫面設(shè)計，畫面連接等個工作。數(shù)據(jù)庫提供多種數(shù)據(jù)類型，能合理地提取控制對象的特性，對變量報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有間接的操作。 工程管理器是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。可用于新工程的創(chuàng)建和刪除，并能對已有工程進行搜索、備份及有效恢復(fù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出 。 畫面運行系統(tǒng)是組態(tài)王 的軟件的實時運行環(huán)境，在應(yīng)用該工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在畫面運行系統(tǒng)中才能運行。畫面運行系統(tǒng)從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存于實時數(shù)據(jù)庫中。它負責把數(shù)據(jù)的變化以動畫的方式形象地表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并實際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中。 二 、 功能概述 組態(tài)王 充分利用 Windows 的圖形編輯功能 ,能夠方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面 ,并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài) ,具有報警、實時趨勢曲線等，可便于生成各種報表。它還具有 豐富南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式 、數(shù)據(jù)鏈接功能。該軟件把每一臺下位機看作是一臺外部設(shè)備，在編程過程中根據(jù) “ 設(shè)備配置向?qū)?” 的提示一步步完成連接功能。在運行期間，組態(tài)王通過驅(qū)動程序和這些外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù) /指令。每個驅(qū)動程序都是一個 COM 對象，這種方式使通信程序和組態(tài)王軟件構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，既保證了運行系統(tǒng)的高效運行，也可擴大系統(tǒng)的規(guī)模。 三、 組態(tài)王與 I/O 設(shè)備 組態(tài)王 軟件作為一個開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內(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）進行數(shù)據(jù)通訊。 組態(tài)王 I/O 設(shè)備進行通訊一般是通過調(diào)用 *.dll 動態(tài)庫來實現(xiàn)的，不同的設(shè)備、協(xié)議對應(yīng)不同的動態(tài)庫。工程開發(fā)人員無須關(guān)心復(fù)雜的動態(tài)庫代碼及設(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，并通過變量的定義實現(xiàn)與 I/O設(shè)備的關(guān)聯(lián)，對用戶來說既簡單又方便。 組態(tài)王 把每一臺與之通信的設(shè)備看作是外部設(shè)備。為實現(xiàn)組態(tài)王和外部 設(shè)備的通信，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動程序作為組態(tài)王和外部設(shè)備的通訊接口。在開發(fā)過程中用戶只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А币徊讲酵瓿蛇B接過程即可實現(xiàn)組態(tài)王和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動的連接。在運行期間，組態(tài)王就可通過驅(qū)動接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù) /指令。每一個驅(qū)動都是一個 COM對象，這種方式使驅(qū)動和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，既保證了系統(tǒng)運行的高效率，也使系統(tǒng)有很強的擴展性， 上位機和下位機通訊 結(jié)構(gòu)圖 如 圖 54所示： 動 畫 顯 示 線 程數(shù) 據(jù) 采 集 線 程歷 史 記 錄 線 程其 他 線 程設(shè) 備 驅(qū) 動 1設(shè) 備 驅(qū) 動 2設(shè) 備 驅(qū) 動 3設(shè) 備 驅(qū) 動 4模 塊智 能 儀 表P L C其 他 工 控 設(shè) 備組 態(tài) 王C O M 組 件計 算 機外 部 設(shè) 備 圖 54 上位 機和 下位機通訊原理圖 南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 四、 建立應(yīng)用工程的一般過程 1） 創(chuàng)建新工程 ： 為工程創(chuàng)建一個目錄用來存放與工程相關(guān)的文件。 2） 定義硬件設(shè)備并添加工程變量 ： 添加工程中需要的硬件設(shè)備和工程中使用的變量，包括內(nèi)存變量和 I/O 變量。 3） 制作圖形畫面并定義動畫連接 ： 按照實際工程的要求繪制監(jiān)控畫面并使靜態(tài)畫面隨著過程控制對象產(chǎn)生動態(tài)效果。 4） 編寫命令語言 ： 通過腳本程序的編寫以完成較復(fù)雜的操作上位控制 。 5） 進行運行系統(tǒng)的配置 ： 對運行系統(tǒng)、報警、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)、用戶等進行設(shè)置，是系統(tǒng)完成用于現(xiàn)場前的必備工作。 6） 保存工 程并運行 ： 完成以上步驟后，一個可以拿到現(xiàn)場運行的工程就制作完成了。 建立一個新工程 一 、新建組態(tài)王工程 1)在工程管理器中選擇菜單 “ 文件 /新建工程 ” ，或者點擊工具欄的 “ 新建 ” 按鈕，出現(xiàn) “ 新建工程向?qū)е?” 對話框。 2)單擊 “ 下一步 ” 按鈕，彈出 “ 新建工程向?qū)е?” 對話框。 3)單擊 “ 瀏覽 ” 按鈕，選擇所要新建的工程存儲的路徑。 4)單擊 “ 下一步 ” 按鈕，彈出 “ 新建工程向?qū)е?” 對話框： 在對話框中輸入工程名稱： “ 我的工程 ” ； 在工程描述中輸入： “ 電機試驗監(jiān)控系統(tǒng) ” ； 單擊 “ 完成 ” 。 5)彈出對話框，選 擇 “ 是 ” 按鈕，將新建工程設(shè)為組態(tài)王當前工程。 6)在菜單項中選擇 “ 工具 /切換到開發(fā)系統(tǒng) ” ， 或者退出工程管理器， 直接打開組態(tài)王工程瀏覽器，則進入工程瀏覽器畫面，此時組態(tài)王自動生成初始的數(shù)據(jù)文件。 二、 定義外部設(shè)備 外部設(shè)備包括：下位機（ PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過串行口和上位機交換數(shù)據(jù)；其他 Windows 應(yīng)用程序，它們之間一般通過 DDE 交換數(shù)據(jù)；還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機。本文中主要使用 PLC 和青智儀表與組態(tài)王通訊，定義外部設(shè)備的步驟如下： 1． FX2N48MR 型 PLC 1） 在組態(tài)王工程 瀏覽器的左側(cè)選中“ COM1”，在右側(cè)雙擊“新建”，運行“設(shè)備配置南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 向?qū)А保凇?PLC”下選擇 “三菱” ； 2） 選擇“ PLC”的“ 編程口 ”項，單擊“下一步”； 3） 為外部設(shè)備取一個名稱，輸入 PLC，單擊“下一步”； 4） 為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為 COM1,單擊“下一步”； 5）填寫設(shè)備地址，假設(shè)為“ 0”，單擊“下一步”；設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)（一般情況下使用系統(tǒng)默認設(shè)置即可），單擊“下一步”； 6） 檢查各項設(shè)置是否正確 ，確定 無誤后，單擊“完成 ’ 。 7） 在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū) ,點擊“設(shè)備”大綱項下 PLC 與上位計算機所連串口 (COM1 口 ) ,進行參數(shù)設(shè)置。 FX 系列 PLC 編程口的通訊 COM1 口參數(shù)設(shè)置 : 波特率 數(shù)據(jù)位長度 停止位長度 奇偶校驗位 通信方式 9600 7 1 偶校驗 RS232 然后在組態(tài)王瀏覽器目錄內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)雙擊所設(shè) COM1 口對應(yīng)的“新建”圖標 ,會彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂υ捒?。在此對話框中完成與組態(tài)王通訊的設(shè)備的設(shè)置。 生產(chǎn)廠家 設(shè)備名稱 通信描述 三菱 FX2 編程口 8903D型儀表 1） 在組態(tài)王工程瀏覽器的左側(cè)選中“ COM2”，在右側(cè)雙擊“新建” ，運行“設(shè)備配置向?qū)А保凇?智能儀表 ”下選擇 “青智儀器” ； 2） 選擇“ 89 系列 ”的“ 串口編程口 ”項，單擊“下一步”； 3） 為外部設(shè)備取一個名稱，輸入 “青智” ，單擊“下一步”； 4） 為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為“ COM2” ,單擊“下一步”； 5） 填寫設(shè)備地址，假設(shè)為 “ 1” ，單擊“下一步”；設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)（一般情況下使用系統(tǒng)默認設(shè)置即可），單擊“下一步”； 6） 檢查各項設(shè)置是否正確 ，確定 無誤后，單擊“完成 ’ 。 7） 在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū) ,點擊“設(shè)備”大綱項下 PLC 與上位計算機所連串口 (COM2口 ) ,進行參數(shù)設(shè)置。 FX 系列 PLC 編程口的通訊 COM 口參數(shù)設(shè)置 : 波特率 數(shù)據(jù)位長度 停止位長度 奇偶校驗位 通信方式 9600 8 1 無 RS232 然后在組態(tài)王瀏覽器目錄內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)雙擊所設(shè) COM2 口對應(yīng)的“新建”圖標 ,會彈南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 出“設(shè)備配置向?qū)А睂υ捒颉Ｔ诖藢υ捒蛑型瓿膳c組態(tài)王通訊的設(shè)備的設(shè)置。 生產(chǎn)廠家 設(shè)備名稱 通信描述 青智儀器 89系列 串口 三、定義外部設(shè)備變量 數(shù)據(jù)庫是組態(tài)王最核心的部分。在 TouchVew運行時，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作 者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。 定義變量如表52所示： 表 52 變量 表 變量名 變量類型 寄存器 連接設(shè)備 功能 旋轉(zhuǎn) 1 內(nèi)存實 數(shù) PLC M1 的旋轉(zhuǎn)變量 旋轉(zhuǎn) 2 內(nèi)存實 數(shù) PLC M2 的旋轉(zhuǎn)變量 增壓 131 內(nèi)存實 數(shù) PLC M1 的電壓變量 增壓 132 內(nèi)存實 數(shù) PLC M2 的電壓變量 增頻率 內(nèi)存實 數(shù) PLC M2 的頻率變量 開始 I/O 離散 M100 PLC 電機試驗開始 測量 I/O 離散 M101 PLC 測量系統(tǒng)接通 M1 電源側(cè) 1 I/O 離散 M111 PLC M1 電源側(cè) 開關(guān) M1 側(cè) 1 I/O 離散 M112 PLC M1 側(cè) 開關(guān) M2 電源側(cè) 2 I/O 離散