變頻調速系統中組態(tài)王軟件的應用

引言

PLC 作為現代工業(yè)控制的三大支柱(PLC、機器人和CAD/CAM)之一，編程、操作簡(jiǎn)易方便，程序修改靈活，功能強大。被廣泛應用于冶金、礦業(yè)、機械、輕工等領(lǐng)域，加速了機電一體化的進(jìn)程?？仆旧a(chǎn)的EASY系列嵌入式PLC 是將PLC 內核構建于控制器內，運用PLC 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)用戶(hù)所需產(chǎn)品，能提高開(kāi)發(fā)速度，降低開(kāi)發(fā)費用，提高控制器的穩定性。嵌入式PLC 又稱(chēng)客制式PLC，即根據用戶(hù)的控制需要定制硬件，以PLC 的應用方式解決對象控制問(wèn)題的專(zhuān)用PLC。EASY嵌入式PLC軟件平臺具有開(kāi)發(fā)通用、專(zhuān)用PLC的基本功能，支持CAN bus現場(chǎng)總線(xiàn)、支持通用HMI、組態(tài)軟件包。

變頻器技術(shù)是一門(mén)綜合性的技術(shù)，它建立在控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎上。與傳統的交流拖動(dòng)系統相比，利用變頻器對交流電動(dòng)機進(jìn)行調速控制，可以實(shí)現大范圍內的高效連續精確調速控制。其完善的保護功能既能保護變頻器，又能保護電機及相關(guān)用電設備。富士系列變頻器是高性能和多功能的理想結合，動(dòng)態(tài)轉矩矢量控制能在各種運行條件下實(shí)現對電動(dòng)機的最佳控制。強大的功能和鮮明的特點(diǎn)使其廣泛應用于工業(yè)場(chǎng)合。

隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對自動(dòng)化監控系統的要求越來(lái)越高，如要求界面簡(jiǎn)單明了，易于操作，實(shí)時(shí)性好，開(kāi)發(fā)周期短，便于修改、擴充、升級。這些要求促使工控組態(tài)軟件應運而生，組態(tài)是指通過(guò)專(zhuān)用的軟件定義系統的過(guò)程，工控組態(tài)軟件是利用系統軟件提供的工具，通過(guò)簡(jiǎn)單形象的組態(tài)工作，構成系統所需的軟件。國外軟件商推出了各種工業(yè)控制軟件包，如美國Wonderware 公司的In-Touch，美國Intellution 公司的iFIX，德國西門(mén)子公司的WinCC;國產(chǎn)工控組態(tài)軟件則以北京亞控科技發(fā)展有限公司出品的“Kingview(組態(tài)王)”組態(tài)軟件為代表。

Kingview組態(tài)軟件

Kingview(組態(tài)王)完全基于網(wǎng)絡(luò )概念，支持客戶(hù)機- 服務(wù)器模式和Internet/Intranet 瀏覽器技術(shù)，并且是一種可伸縮的柔性結構，根據網(wǎng)絡(luò )規模大小，可以將不同站點(diǎn)設計成I/O 服務(wù)器、報警服務(wù)器、數據服務(wù)器、登錄服務(wù)器、校時(shí)服務(wù)器、客戶(hù)機等，在系統擴展和變化時(shí)，有著(zhù)極大的靈活性。組態(tài)王設計成全冗余結構，在五個(gè)層面上提供了冗余：I/O通道冗余、雙設備冗余、雙網(wǎng)冗余、雙機冗余及雙系統冗余。組態(tài)王被設計成一個(gè)完全意義上的軟件平臺，允許用戶(hù)進(jìn)行功能擴展和發(fā)揮，它也是一個(gè)ActiveX容器，無(wú)須編程即可將第三方控件直接連入組態(tài)王中。

組態(tài)王不僅是OPC 客戶(hù)端，還是OPC服務(wù)器，可向任意支持OPC 客戶(hù)的軟件提供數據;組態(tài)王中的報警信息可直接輸出到帶ODBC 接口的數據庫中，像Access、SQL Server 等;提供了一套動(dòng)態(tài)鏈接庫，允許用戶(hù)用VB、VC 直接訪(fǎng)問(wèn)組態(tài)王的數據庫，構筑功能更加強大的工控系統;組態(tài)王還可以和King PLC 1.0完全集成起來(lái)，組態(tài)王在前臺進(jìn)行人機界面顯示。組態(tài)王是運行于Microsoft Windows2000/NT4.0/XP 中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線(xiàn)程、COM組件等新技術(shù)，實(shí)現了實(shí)時(shí)多任務(wù)。

工程瀏覽器是組態(tài)王軟件包的核心部分，它具有管理開(kāi)發(fā)系統的功能，將畫(huà)面制作系統設計中的各種管理、配置、記錄、資源進(jìn)行集中管理。組態(tài)王最核心的部分是數據庫，在TouchView 運行時(shí)，工業(yè)現場(chǎng)的生產(chǎn)狀況以動(dòng)畫(huà)的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令可迅速送達生產(chǎn)現場(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數據庫為中介環(huán)節，數據庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。

變頻調速系統設計應用

1 變頻調速系統控制流程

變頻調速系統主要由基于組態(tài)王軟件設計的上位機控制系統、科威PLC和富士變頻器構成的下位機執行系統兩部分組成。組態(tài)王上位機控制系統將操作者改變的模擬量和數字量寫(xiě)入科威PLC 的數據寄存器，科威PLC不斷地循環(huán)執行控制子程序，將產(chǎn)生的控制信號送至富士變頻器的控制端，富士變頻器作為最后的執行器輸出信號，控制三相異步電動(dòng)機，實(shí)現變頻調速的目的。

系統首先選擇電機的運行狀態(tài)———正轉/反轉/停止。然后選擇變頻運行方式，系統默認的是手動(dòng)變頻運行方式(該方式主要供檢修及變頻器故障期間用于手動(dòng)控制電機運行)，可以通過(guò)調節游標進(jìn)行變頻控制;如果需要進(jìn)入自動(dòng)變頻運行方式(該方式主要通過(guò)自動(dòng)跟隨液位負載的擾動(dòng)改變頻率)，可以通過(guò)單擊手動(dòng)/自動(dòng)變頻按鈕進(jìn)行切換。系統運行過(guò)程中可以隨時(shí)觀(guān)察系統運行狀態(tài)以及頻率變化曲線(xiàn)等。

2 Kingview上位機系統界面設計

首先建立一個(gè)“組態(tài)王”工程，啟動(dòng)“組態(tài)王”工程管理器(ProjManager)，選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕，按照對話(huà)框提示完成工程的建立。然后進(jìn)行圖形畫(huà)面的制作，在每個(gè)畫(huà)面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對象，這些畫(huà)面都是由“組態(tài)王”提供的類(lèi)型豐富的圖形對象組成的。啟動(dòng)組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區，在工程瀏覽器中左側的樹(shù)形結構中選擇“畫(huà)面”，在右側視圖中雙擊“新建”，工程瀏覽器將彈出“新畫(huà)面”對話(huà)框，根據需要設置新畫(huà)面對話(huà)框中的各項內容，完成畫(huà)面的繪制，圖1所示即為變頻調速系統監控主界面圖?？梢宰裱瑯拥牟襟E來(lái)建立報警界面及實(shí)時(shí)窗口等其他界面。最后須將仿真界面中變量的定義與數據進(jìn)行連接，單擊“數據詞典”定義畫(huà)面中連接的變量，根據實(shí)際需要來(lái)定義變量名和變量類(lèi)型(如圖2所示)，將畫(huà)面中的操作按鈕等與定義的變量聯(lián)系起來(lái)，即動(dòng)畫(huà)連接。

3 PLC下位機程序設計

在科威PLC自帶編程軟件環(huán)境下，利用梯形圖語(yǔ)言[5]對系統進(jìn)行程序設計，程序梯形圖如圖3 所示。其中X0、X1、X2分別代表電機正轉、反轉、停止按鈕;X3 、X4 是手動(dòng)/ 自動(dòng)運行方式切換按鈕;Y0~Y5分別是對應操作的自鎖。PLC 的程序設計相對簡(jiǎn)單，只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的銜接操作，系統關(guān)鍵還是取決于上位機Kingview軟件的編程控制。