1 引言
在印刷、包裝、印染等工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證加工的連續(xù)性，多電機(jī)同步傳動(dòng)控制得到廣泛應(yīng)用。為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，往往要求實(shí)現(xiàn)多電機(jī)協(xié)調(diào)同步傳動(dòng)，確保穩(wěn)定的張力和恒定的線速度，彩色印刷機(jī)同步控制工藝流程圖如圖1所示。

圖1 彩色印刷工藝流程圖

隨著交流調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，采用交流變頻調(diào)速為主傳動(dòng)的高性能同步傳動(dòng)控制系統(tǒng)是目前研究的熱點(diǎn)問題之一。交流電機(jī)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和易于維護(hù)等特點(diǎn)，而變頻調(diào)速節(jié)能效益顯著，調(diào)速性能好，交流電機(jī)和變頻器配合, 能獲得很好的控制性能。采用組態(tài)軟件開發(fā)控制軟件，具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如對(duì)i/o設(shè)備的廣泛支持、可視化界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口等, 可縮短開發(fā)周期。在遠(yuǎn)程同步控制系統(tǒng)中, 微機(jī)1向上接入局域網(wǎng), 向下通過rs-232/rs-485接口轉(zhuǎn)換器接入rs485網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程控制多臺(tái)變頻器實(shí)現(xiàn)多電機(jī)協(xié)調(diào)同步傳動(dòng)。

2 工程設(shè)計(jì)總體方案
本工程采用的開發(fā)軟件為北京亞控公司的組態(tài)王(kingview，v6.02)，采用的設(shè)備有: 三相交流電機(jī)四套，西門子micromaster vector 6se3214變頻器四臺(tái)，model 2485br隔離型轉(zhuǎn)換器一個(gè)，帶有音箱和多種板卡的微機(jī)三臺(tái)，8端口10m以太網(wǎng)集線器一個(gè)。

首先，單臺(tái)微機(jī)與單臺(tái)變頻器進(jìn)行單變量i/o通訊調(diào)試，再進(jìn)行多變量調(diào)試。然后實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和實(shí)時(shí)報(bào)警功能。接著進(jìn)行局域網(wǎng)調(diào)試，在擔(dān)任i/o服務(wù)器的微機(jī)1和擔(dān)任歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的微機(jī)2之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)現(xiàn)微機(jī)2的歷史趨勢(shì)曲線和歷史報(bào)表功能。最后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的總體調(diào)試。工程開發(fā)流程圖見圖2。

圖2 工程設(shè)計(jì)流程圖

3 軟件功能實(shí)現(xiàn)
遠(yuǎn)程多電機(jī)同步控制、數(shù)據(jù)采集和報(bào)警由微機(jī)1負(fù)責(zé)，微機(jī)2用于歷史數(shù)據(jù)保存、查詢和歷史報(bào)表打印，微機(jī)3作為客戶機(jī)訪問微機(jī)1和微機(jī)2，四臺(tái)矢量型變頻器分別對(duì)四臺(tái)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制。圖3是多電機(jī)遠(yuǎn)程同步控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的主窗口。

圖3 控制系統(tǒng)主窗口

3.1 i/o變量的采集和報(bào)警
由微機(jī)1作為i/o服務(wù)器和報(bào)警服務(wù)器，運(yùn)行系統(tǒng)由主窗口、控制窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、實(shí)時(shí)報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)報(bào)警報(bào)表和幫助六部分組成。i/o服務(wù)器發(fā)出控制命令并完成對(duì)轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)的采集。報(bào)警服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行越限報(bào)警等。

(1) 單i/o變量通訊調(diào)試
首先現(xiàn)場(chǎng)面板手動(dòng)設(shè)置第一臺(tái)變頻器參數(shù)，令p944=1，p009=3，p910=2，p091=1，p000＝0(顯示頻率)。然后在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)設(shè)備欄中選擇串口com1，設(shè)定波特率等;新建一個(gè)設(shè)備,選擇生產(chǎn)廠家為西門子，設(shè)備名稱為uss，通訊描述為串口，邏輯名稱為mmv1，串口為com1，地址為1.16。接著在數(shù)據(jù)詞典中定義一個(gè)i/o變量:controlone，變量類型:i/o整型，初始值:0，最大值:1450，最大原始值:500，連接設(shè)備:mmv1，采樣頻率設(shè)置為:0ms，寄存器:control0，數(shù)據(jù)類型:long，屬性:只寫。最后新建畫面“主窗口”，添加文本“＃＃＃?！保鋭?dòng)畫連接中，模擬值輸入的變量名選controlone，最大為1450，最小為0;模擬值輸出的變量名也選controlone，輸出格式整數(shù)位數(shù)4，小數(shù)位數(shù)0。進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)后，輸入轉(zhuǎn)速，電機(jī)逐漸加速到指定轉(zhuǎn)速。

(2) 多i/o變量通訊調(diào)試
單i/o變量通訊調(diào)試成功后，多i/o變量的設(shè)置、調(diào)試就會(huì)比較順利，可參照單i/o變量的方法對(duì)多i/o變量逐一進(jìn)行設(shè)置、調(diào)試。

當(dāng)控制多臺(tái)電機(jī)同時(shí)起動(dòng)時(shí)，需要用到uss協(xié)議中的廣播式起動(dòng)。解決的方法:首先在組態(tài)王中建立一個(gè)虛擬設(shè)備，邏輯名稱為廣播變頻器，地址為32.16;接著在數(shù)據(jù)詞典中定義一個(gè)i/o變量，變量名為廣播式，變量類型為i/o整型，初始值為0，最大值為1450，最大原始值為500，連接設(shè)備廣播變頻器，采樣頻率設(shè)置為0ms，寄存器為control0，數(shù)據(jù)類型為long，屬性為只寫;最后在畫面“主窗口”中，添加文本“＃＃＃＃”，動(dòng)畫連接到變量“廣播式”。在運(yùn)行系統(tǒng)中，輸入轉(zhuǎn)速，四臺(tái)電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，逐漸加速到指定轉(zhuǎn)速。

(3) 聲光報(bào)警
本工程主要做了三種報(bào)警:指示燈報(bào)警、文本顏色輔助報(bào)警、聲音報(bào)警。為了文字整齊和閱讀方便，對(duì)報(bào)警界限值進(jìn)行了調(diào)整。

(a) 報(bào)警設(shè)置
指示燈報(bào)警。在數(shù)據(jù)詞典中定義兩個(gè)內(nèi)存離散型變量lamp1、lamp2。在主畫面中，添加兩個(gè)指示燈，一個(gè)連接到變量lamp1，設(shè)定當(dāng)采樣的電機(jī)m1實(shí)際轉(zhuǎn)速realone>800時(shí)，指示燈由綠變紅，作為高速報(bào)警;一個(gè)連接到變量lamp2，設(shè)定當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速realone<600時(shí)，指示燈由綠變黃，作為低速報(bào)警。

文本顏色輔助報(bào)警。設(shè)定一個(gè)文本，動(dòng)畫連接到實(shí)際轉(zhuǎn)速realone，作為轉(zhuǎn)速realone的模擬值輸出，并且該文本動(dòng)畫連接的文本色屬性設(shè)定三個(gè)閾值，使得該文本顏色在轉(zhuǎn)速變化時(shí)與指示燈顏色保持一致，0～600r/min時(shí)為黃，600～800r/min時(shí)為綠，800r/min以上時(shí)為紅，再次提醒操作人員。

聲音報(bào)警。聲音報(bào)警注意以下三個(gè)方面的問題:
(1) 當(dāng)幾臺(tái)電機(jī)同時(shí)報(bào)警，既有低速報(bào)警又有高速報(bào)警時(shí)，只發(fā)出一個(gè)聲音報(bào)警，否則聲音雜亂。

(2) 具有不同等級(jí)的報(bào)警設(shè)置時(shí)，如果不同等級(jí)的報(bào)警同時(shí)出現(xiàn)，則只播發(fā)最高級(jí)別的報(bào)警，若只有低級(jí)報(bào)警，則播發(fā)低級(jí)報(bào)警。例如電機(jī)1轉(zhuǎn)速低，為一級(jí)報(bào)警，同時(shí)電機(jī)2轉(zhuǎn)速低，為二級(jí)報(bào)警，則只播發(fā)“一級(jí)報(bào)警”。若只有電機(jī)2轉(zhuǎn)速低時(shí)，播發(fā)“二級(jí)報(bào)警”。

(3) 如果負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的站點(diǎn), 譬如說本工程的站點(diǎn)微機(jī)1, 為值守人員控制方便，既做i/o服務(wù)器又做報(bào)警服務(wù)器，就涉及到聲音報(bào)警與i/o變量及其他報(bào)警變量處理的先后問題。對(duì)應(yīng)到組態(tài)王的聲音播放函數(shù)playsound(soundname,flags)中, 綜合考慮設(shè)備條件和控制需要, 令flag為2, 即異步播放聲音, 此時(shí)i/o服務(wù)器的變量控制和窗口更替速度較flag為1時(shí)快, 且聲音報(bào)警幾乎不受影響。

(b) 應(yīng)用程序命令語言運(yùn)行時(shí)的報(bào)警部分程序(示例)
if(\本站點(diǎn) ealone<800)\本站點(diǎn)lampone1=1; //正常
else \本站點(diǎn)lampone1=0;//報(bào)警
if(\本站點(diǎn) ealone>600) \本站點(diǎn)lampone2=1; //正常
else \本站點(diǎn)lampone2=0;//報(bào)警
if(\本站點(diǎn) ealtwo<800) \本站點(diǎn)lamptwo1=1;
else \本站點(diǎn)lamptwo1=0;
if(\本站點(diǎn) ealtwo>600) \本站點(diǎn)lamptwo2=1;
else \本站點(diǎn)lamptwo2=0;
if(\本站點(diǎn) ealthree<800) \本站點(diǎn)lampthree1=1;
else \本站點(diǎn)lampthree1=0;
if(\本站點(diǎn) ealthree>600) \本站點(diǎn)lampthree2=1;
else \本站點(diǎn)lampthree2=0;
if(\本站點(diǎn) ealfour<800) \本站點(diǎn)lampfour1=1;
else \本站點(diǎn)lampfour1=0;
if(\本站點(diǎn) ealfour>600) \本站點(diǎn)lampfour2=1;
else \本站點(diǎn)lampfour2=0;
if(\本站點(diǎn) ealone>800 ||\本站點(diǎn) ealtwo>800
||\本站點(diǎn) ealthree>800||\本站點(diǎn) ealfour>800
||\本站點(diǎn) ealone<600||\本站點(diǎn) ealtwo<600
||\本站點(diǎn) ealthree<600||\本站點(diǎn) ealfour<600)
{if(\本站點(diǎn) ealone>900||\本站點(diǎn) ealtwo>900
||\本站點(diǎn) ealthree>900||\本站點(diǎn) ealfour>900
||\本站點(diǎn) ealone<500||\本站點(diǎn) ealtwo<500
||\本站點(diǎn) ealthree<500||\本站點(diǎn) ealfour<500)
playsound ("c:多機(jī)版一級(jí)報(bào)警.wav",2);
else playsound ("c:多機(jī)版二級(jí)報(bào)警.wav",2);
}

3.2 歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢
由微機(jī)2作為歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器和登錄服務(wù)器。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)所有的歷史數(shù)據(jù)。登錄服務(wù)器對(duì)所有用戶的登錄申請(qǐng)進(jìn)行驗(yàn)證，用于增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性、提高系統(tǒng)的管理能力，存有網(wǎng)絡(luò)中最全面的用戶權(quán)限列表，其它各站點(diǎn)上定義的用戶列表不能與它有沖突，否則無效。微機(jī)2組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)由主窗口、歷史趨勢(shì)曲線、歷史普通報(bào)表、歷史報(bào)警報(bào)表、數(shù)據(jù)庫(kù)、幫助六部分組成。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)置:微機(jī)1和微機(jī)2需要進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。微機(jī)1在系統(tǒng)設(shè)置欄的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對(duì)話框下面的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇“連網(wǎng)”，本機(jī)節(jié)點(diǎn)名“數(shù)據(jù)采集1號(hào)”(微機(jī)1的計(jì)算機(jī)名)，節(jié)點(diǎn)類型選擇登陸服務(wù)器“歷史數(shù)據(jù)1號(hào)”(微機(jī)2的計(jì)算機(jī)名)，“本機(jī)是i/o服務(wù)器”，“本機(jī)是校時(shí)服務(wù)器”，“本機(jī)是報(bào)警服務(wù)器”。微機(jī)2在系統(tǒng)設(shè)置欄的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對(duì)話框下面的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇“連網(wǎng)”，本機(jī)節(jié)點(diǎn)名“歷史數(shù)據(jù)1號(hào)”(微機(jī)2的計(jì)算機(jī)名)，節(jié)點(diǎn)類型選擇“本機(jī)是登陸服務(wù)器”，歷史記錄服務(wù)器組合框中選中“本機(jī)是歷史記錄服務(wù)器”和“歷史數(shù)據(jù)1號(hào)”(表示歷史數(shù)據(jù)1號(hào)是數(shù)據(jù)采集1號(hào)的歷史記錄服務(wù)器)。

4 結(jié)束語
通過組態(tài)軟件kingview開發(fā)多電機(jī)遠(yuǎn)程同步控制系統(tǒng)的上位機(jī)控制軟件，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制4臺(tái)電機(jī)協(xié)調(diào)同步運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)表打印與歷史數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢等功能，實(shí)際運(yùn)行效果理想。該控制系統(tǒng)的控制方案及實(shí)現(xiàn)方法對(duì)印刷、包裝、印染等工業(yè)生產(chǎn)中的相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)、改造具有一定的參考價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介
李建凱(1979-) 男 碩士研究生 研究方向:智能化自動(dòng)化裝置的研究。