变频器监控系统设计

    摘　要：随着变频器技术和工业生产的发展，变频器作为交流调速的重要手段在各行业中得到了广泛的应用。变频器的应用不仅大大提高了生产过程的生产效率和节能效果，而且可以在控制室内远程监控变频器的运行状态，最大限度地减轻操作人员的负担，改善工作环境，提高企业的自动化水平。本论文以工业生产过程中对变频器的监控需要为背景，理论与实践相结合，设计了一套基于PLC和组态软件的变频器监控系统。
    关键词：PLC　变频器　监控系统
    一、变频器应用的现状
    变频器的发展是世界生产力和经济高速发展的产物。近年来，交流变频调速技术在我国有了突飞猛进的发展，变频调速在调速范围、调速精度、通讯功能、节约电能、工作效率等方面的优势是其他的交流调速方式无法比拟的。变频器就是基于交流电动机的变频调速而开发和应用的，它以体积小、重量轻、通用性强、使用范围广、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点，深受钢铁、冶金、矿山、石化、医药、食品、纺织、印染、机械、电力、建材、造纸等行业的欢迎，使用变频器后经济效益和社会效益都非常显著。
     PLC技术是一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置。近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产线自动控制及各类机电一体化设备控制中得到了广泛应用，成为工业控制领域的一项十分重要的应用技术。目前PLC已广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、机械、电力等各行各业，实现了逻辑、步进、数字、机器人、模拟量等的自动控制。随着数字化时代的到来，软件领域将不断地向硬件渗透，不断地用软件来代替硬件，从而实现智能控制和生产自动化。PLC就是计算机技术向继电器等硬件领域渗透的产物，用软件来代替硬件，用软件程序代替硬件继电器，从而为系统的连接及改造提供了方便，可以节约成本提高工作效率。PLC可以说是专门为工业严酷的环境设计的小型计算机，已成为工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。PLC技术已成为工业自动化三大技术（PLC技术、机器人、计算机辅助设计和分析）支柱之一。
    二、系统工作过程分析
    假定系统所需软硬件已经正确地进行了配置和连接，使设备正常工作所需的必备参数已经正确进行了设置，给各设备接通电源，运行WinCC V5．1组态软件和和已下载完通讯控制程序的S7-200 PLC CPU224 XP。打开参数设置画面，进行变频器运行参数设置。由于在组态时已给每个参数连接了一个过程变量，并为这一过程变量赋予了一个MODBUS地址，此MODBUS地址与S7-200 PLC CPU变量存储器的地址之间有一定的对应关系。当操作员通过监控计算机为变频器设定一个参数时，这一数字通过WinCC内的通讯驱动程序提供的通道传递到与所设定过程变量所对应的S7-200 PLC CPU224 XP变量存储区中。存储在S7-200 PLC CPU224 XP变量存储区的数字再通过由USS协议控制程序所控制的串行通信口1传递给变频器。在变频器运行控制画面中可控制变频器的运行、停止等状态。当点击写有“运行”字样的按钮时，由于此按钮已经与一个二进制过程变量建立了连接关系，这一二进制过程变量与S7-200 PLC CPU224 XP的一个输入点对应，点击此按钮就等于接通了S7-200 PLC CPU224 XP的一个输入点，此时梯形图程序中与输入点对应的常开触点闭合能流流过此程序段驱动PLC输出点接通，也就等于按下了变频器初级操作面板上的运行键，因此变频器启动运行。同理，可按下变频器运行控制画面中的停止按钮、频率增加按钮、频率降低按钮和故障复位按钮来控制变频器。
    在变频器运行状态监视画面中，可监视变频器的输出电流、输出电压和运行频率等。这些量也已经通过一个被赋予MODBUS地址的过程变量与S7-200 PLC CPU224 XP变量存储区中的地址建立了对应关系。系统正常工作时可通过控制程序以某一时间间隔来读取变频器实际运行的数据。这些数据先存储在PLC的变量存储区中，然后经过一定的转换关系经由PLC的串行通讯口传递到WinCC组态画面中显示。 

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