基于MCGS 和變頻器的熱風烘干監(jiān)控系統(tǒng)設計

張 池 楊 洋

（1.河南工業(yè)大學漯河工學院；2.漯河職業(yè)技術(shù)學院）

某生物制藥廠采用三段烘干技術(shù)對醫(yī)藥中間體產(chǎn)品進行烘干，烘干工藝為一段預熱、二段烘干、三段干燥。 通過控制3 段熱風風機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)熱風量，從而滿足工藝要求。3 臺變頻器按照一定順序啟停，達到節(jié)約能源的目的。 由于熱風風機的轉(zhuǎn)速需要調(diào)節(jié)， 因此采用變頻器進行調(diào)速。 由于生產(chǎn)產(chǎn)品的多樣性，熱風風機的速度也要做相應的改變。

1 控制方案與器件選擇

1.1 控制方案

如圖1 所示，基于昆侖通態(tài)的MCGS 組態(tài)軟件和TPC 觸摸屏控制的變頻器生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)采用觸摸屏和變頻器直接通信連接實現(xiàn)相應的控制功能。 該系統(tǒng)的優(yōu)點是采用通信技術(shù)且布線少， 一塊觸摸屏可以對3 臺變頻器同時進行監(jiān)控，界面豐富、清晰、全面，柜面整潔，采用觸摸鍵操作提高了控制系統(tǒng)的IP 系數(shù)。

圖1 觸摸屏和變頻器通信連接示意圖

觸摸屏對系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下控制：

a. 利用觸摸屏向變頻器發(fā)出運行指令 （啟動、停止、調(diào)試）；

b. 利用觸摸屏設置變頻器的運行頻率，并傳遞給每臺變頻器；

c. 在觸摸屏上顯示每臺變頻器的運行頻率、電流、輸出電壓并進行電動機過載報警；

d. 實現(xiàn)3 臺變頻器的順序啟停。

1.2 器件選擇

根據(jù)設計要求選擇觸摸屏和變頻器，綜合考慮可靠性、先進性和經(jīng)濟性3 個方面。

觸摸屏采用專門用于組態(tài)軟件MCGS 的TPC7602K 系列7 寸TFT 觸摸屏。 該產(chǎn)品分辨率高，Cortex-A8 內(nèi)核，300MHz，128MB 內(nèi)存， 采用Windows CE 操作系統(tǒng)， 具有LAN、USB、RS232和RS485 通信功能。

變頻器選擇西門子M430 型， 是風機專用變頻器，具有性能強大、節(jié)能、可靠和價格經(jīng)濟的特點。

2 觸摸屏和變頻器的通信連接

觸摸屏和變頻器之間采用RS485 單雙工串行通信技術(shù)。 RS485 通信屬于主-從通信方式，觸摸屏是主站，3 臺變頻器是從站，主站輪換訪問從站，對從站進行讀寫操作，實現(xiàn)變頻器的啟停和監(jiān)控參數(shù)的讀?。▓D1）。

2.1 觸摸屏通信口連接與設置

TPC7602K 觸摸屏的串行通信采用DB 9 針接口， 該接口具有RS232 和RS485 兩種通信功能，串行接口引腳和引腳定義如圖2 所示。 為減少通信干擾，打開觸摸屏后蓋，對終端是否設置匹配電阻進行設置，如圖3 所示。

圖2 串行接口引腳和引腳定義

圖3 終端匹配電阻設置

2.2 變頻器通信參數(shù)設置與通信格式

M430 變頻器通信為通過鏈路的USS 協(xié)議，通過變頻器的端子14 和15 通信。 變頻的通信參數(shù)設置見表1。

表1 變頻器通信參數(shù)設置結(jié)果

M430 變頻器的通信說明：

a. PKW 是對參數(shù)的改變，PKE 為參數(shù)號，如P2011；PWE 為參數(shù)的設定值，如P2011[0]中的[0]。

b. PZD 為上位機對變頻器的控制和頻率設置，STW 是觸摸屏對變頻器的操作，如正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止等，HSW 是觸摸屏對變頻器的頻率設定值。

3 觸摸屏組態(tài)

觸摸屏的組態(tài)采用MCGS 嵌入版組態(tài)軟件，該軟件是昆侖通態(tài)公司專門為mcgsTPC 開發(fā)的組態(tài)軟件，支持多種硬件設備，與相關(guān)的硬件設備結(jié)合，可以快速、方便地開發(fā)，用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制。

觸摸屏的組態(tài)包括通信協(xié)議設置、人機界面設計和控制過程腳本函數(shù)的編寫。

3.1 通信協(xié)議組態(tài)

通信協(xié)議通過軟件的設備窗口設置， 如圖4所示。 設置參數(shù)要和表1 的參數(shù)相同。 由于采用RS485 通信，串口端口號選擇COM2。

圖4 通信協(xié)議組態(tài)

3.2 人機監(jiān)控界面組態(tài)

根據(jù)控制要求，監(jiān)控界面（圖5）中包括運行指令按鈕、運行指示、運行頻率設定、電流監(jiān)視及運行頻率監(jiān)視等。

3.3 腳本程序編寫

腳本程序是界面顯示和觸摸屏與變頻器通信實現(xiàn)的基礎。 為了實現(xiàn)上位機對變頻器的操作，利用MCGS 軟件的內(nèi)部函數(shù)! SetDevice（設備名，6，設備命令）來實現(xiàn)（圖6）。 設備名就是窗口設備組態(tài)時的設備命名，如圖6 中的設備0、設備1 和設備2。

圖5 人機監(jiān)控界面組態(tài)

圖6 設備組態(tài)

設備命令指令有兩條：

a. 命令一，WRITE （MCGS 變量名， 寄存器號，STW 字，HSW 字，小數(shù)點位數(shù)，IND 字，參數(shù)長度，浮點數(shù)處理標志）。

b. 命令二，READ（MCGS 變量名，寄存器號，STW 字，HSW 字， 小數(shù)點位數(shù)，IND 字， 參數(shù)長度，浮點數(shù)處理標志）。

MCGS 變量名為數(shù)值型， 表示MCGS 實時數(shù)據(jù)庫中的變量名，讀寫的數(shù)據(jù)均指寄存器號所指定的值。

寄存器號為字符型，表示變頻器的參數(shù)地址和類型，類型分為P（可讀寫）和R（只讀）。 例如：P51，地址為51，參數(shù)類型是P；R8，地址為8，參數(shù)類型是R。

如果不操作STW 和HSW， 應該將STW 和HSW 置為0； 操作STW 和HSW， 可以使用指令READ 或者WRITE。

給出一段電動機正向運行指令，并讀取實際運行頻率：輸出頻率0（MCGS 變量）；寄存器號="R0027"；STW 字=! Hex2I（"047F"）表示變頻器開始正向運行；HSW 字=! Hex2I（"3333"）表示運行頻率為40Hz； 小數(shù)點位數(shù)=0；IND 字=0； 參數(shù)長度=1；浮點數(shù)處理標志=0。 指令為：

! SetDevice （ 設 備 0，6，"READ （ 輸 出 頻 率 2，"R0027"，! Hex2I（"047F"），! Hex2I（"3333"），0，0，1，0）"）

4 結(jié)束語

基于昆侖通態(tài)組態(tài)軟件MCGS 和TPC 觸摸屏， 實現(xiàn)了上位機對變頻器的直接通信控制，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了對環(huán)境的適應能力。 實際運行顯示：該系統(tǒng)的投運，減少了故障，提高了設備的運行率， 也減輕了維修人員的工作強度，給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，同時也為其他設備的系統(tǒng)設計提供了借鑒。