基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的變頻器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

梁兵

摘要：近年來(lái)，我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展迅速，目前，變頻器在電力、冶金、化工、造紙、機(jī)械等場(chǎng)合的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出普遍化、趨勢(shì)化、多樣化。在電機(jī)節(jié)能、調(diào)速以及工況改善等方面應(yīng)用的變頻器越來(lái)越多。在同一工業(yè)系統(tǒng)中，不同作用的變頻器分布在不同的位置空間，生產(chǎn)過(guò)程中，每一環(huán)節(jié)都需要監(jiān)視與控制。對(duì)變頻器實(shí)行集中監(jiān)控是提高自動(dòng)化的重要舉措。本文中采用PLC+觸摸屏作為監(jiān)控系統(tǒng)主體。監(jiān)控系統(tǒng)除了能夠反映與之相連接的變頻器的運(yùn)行參數(shù)，還能夠?qū)ψ冾l器近期運(yùn)行參數(shù)生成歷史趨勢(shì)圖，變頻器若出現(xiàn)報(bào)警錯(cuò)誤或故障，監(jiān)控系統(tǒng)亦能夠及時(shí)顯示故障，并給出對(duì)應(yīng)故障的處理建議，以便排除故障;若重大故障，則對(duì)工業(yè)系統(tǒng)及時(shí)做出相應(yīng)措施，以免產(chǎn)生不必要的工業(yè)事故與財(cái)產(chǎn)損失。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);變頻器;遠(yuǎn)程監(jiān)控;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

變頻調(diào)速系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、維修便利等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用在冶金、石油、化工、紡織、建材、煤炭、污水處理等行業(yè) ，但由于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境及人力等因素，本地控制不僅維護(hù)成本高，而且不利于多臺(tái)變頻器聯(lián)調(diào)。

1重要性

目前，變頻器在冶金、電力、機(jī)械等場(chǎng)合的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出普遍化趨勢(shì)。在電機(jī)節(jié)能、調(diào)速以及工況改善等方面應(yīng)用的變頻器越來(lái)越多。在同一工業(yè)系統(tǒng)中，不同作用的變頻器分布在不同的位置空間，生產(chǎn)過(guò)程中，每一環(huán)節(jié)都需要監(jiān)視與控制。而對(duì)于分布在不同位置空間變頻器的集中監(jiān)控，則是必要的。PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，可用于機(jī)械、汽車、鋼鐵、化學(xué)、電力、造紙等各種工業(yè)領(lǐng)域。 PLC的種類千差萬(wàn)別，但適應(yīng)工業(yè)環(huán)境具有可靠性極高的能力。編程與調(diào)試方便，能夠保證在調(diào)試過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需求增加或減少對(duì)應(yīng)程序與節(jié)點(diǎn)數(shù)量。PLC可以將外部輸入的數(shù)據(jù)存入寄存器中，再與關(guān)聯(lián)的顯示屏或觸摸屏做寄存器數(shù)據(jù)映射，進(jìn)而顯示屏或觸摸屏將PLC的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)方便用戶查看。在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備選用上，為了保證系統(tǒng)實(shí)用性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)越的性能，選用工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的集成設(shè)備最合適，考慮到PLC具有使用方便、編程簡(jiǎn)單且具備超強(qiáng)可靠性的功能，且能夠與變頻器的自帶通訊端口通訊，將變頻器的運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)通過(guò)串口讀入，故監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC做為監(jiān)控系統(tǒng)的控制設(shè)備最為合適。但PLC作為監(jiān)控系統(tǒng)的入口設(shè)備，并無(wú)顯示功能，增加觸摸屏作為監(jiān)控系統(tǒng)的顯示設(shè)備。如此，從硬件的組成上完成了變頻器的監(jiān)控系統(tǒng)。

2基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的變頻電機(jī)監(jiān)控

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段，可助力智能制造目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已逐步服務(wù)制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型。漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)擁有強(qiáng)大的設(shè)備連接、數(shù)據(jù)采集和邊緣計(jì)算能力，幫助用戶實(shí)現(xiàn)快速設(shè)備上云，提高設(shè)備利用率，輕松實(shí)現(xiàn) APP 快速開(kāi)發(fā)，滿足各種工業(yè)場(chǎng)景的特定需求。首先，登錄漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，添加網(wǎng)關(guān)并與設(shè)備綁定，進(jìn)行云端采點(diǎn)配置，變量編碼必須與網(wǎng)關(guān)變量名一致，確保云端能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并能控制變頻器正常運(yùn)行。其次，進(jìn)行云組態(tài)界面設(shè)計(jì)，在漢轉(zhuǎn)三個(gè)按鈕，設(shè)置下發(fā)值為取反;增加四個(gè)狀態(tài)指示燈，分別進(jìn)行動(dòng)作狀態(tài)顯示及故障指示，并保存。云組態(tài)完成后，進(jìn)行工業(yè)APP 的發(fā)布，可看到變頻器處于未使能狀態(tài)，默認(rèn)設(shè)置的工作頻率未 20.0HZ，當(dāng)按下變頻器使能按鈕，對(duì)應(yīng)指示燈亮，變頻器無(wú)故障。在變頻器使能狀態(tài)下，設(shè)定頻率為 15.0HZ，按下變頻器正轉(zhuǎn)按鈕，監(jiān)測(cè)到變頻器運(yùn)行頻率為15.0HZ，電機(jī)電流為 0.4A;同理，在變頻器使能狀態(tài)下，設(shè)定頻率為 15.0HZ，按下變頻器反轉(zhuǎn)按鈕，變頻器運(yùn)行頻率為 - 15.0HZ，電機(jī)電流為 0.4A，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了云端設(shè)定電機(jī)運(yùn)行頻率，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，并可監(jiān)控運(yùn)行頻率、電流，進(jìn)行故障報(bào)警功能。進(jìn)行電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，TM241CEC24T PLC 通過(guò)ModbusRTU協(xié)議與 ATV320 變頻器通信，實(shí)現(xiàn)皮帶的調(diào)速及啟?？刂?，通過(guò)觸摸屏可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試和監(jiān)控。TM241CEC24T PLC 具有兩路串行接口，其中串行接口SL1 為 RJ45 形式，可直接與 ATV320 變頻器的串行接口使用網(wǎng)線連接，PLC作為 ModbusRTU主站，變頻器作為從站，進(jìn)行變頻器通信參數(shù)設(shè)置，從站地址設(shè)置為 1，通訊波特率為 19.2Kbps， 通訊格式為 8n1，頻率設(shè)定通過(guò)Modbus 給定，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)變頻器，即可完成變頻器參數(shù)設(shè)置。進(jìn)行 PLC組態(tài)及編程，打開(kāi) Somachine 編程軟件，新建 PLC 項(xiàng)目，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，并在在串口 1 組態(tài)變頻器，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，具體步驟如下：在設(shè)備樹(shù) Ethernet設(shè)置 PLC 的 IP 地址為 192.168.12.11，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0;在設(shè)備樹(shù)串行口 1，添加設(shè)備 ModbusIOScanner，在其下添加 GenericModbusSlave，設(shè)置從站站號(hào)為 1，設(shè)置串行口 1 通信速率為 19200，格式為 8n1，物理介質(zhì)為 RS485，非極化電阻;添加 GenericModbusSlave從站通道，讀出變量有狀態(tài)字、輸出頻率、電機(jī)電流，寫(xiě)入變量為控制字和頻率給定;采用Modbus Master I/O映射方式，其中 ETA 為變頻器狀態(tài)字，反映變頻器的工作狀態(tài)，ControlWord 為變頻器控制字，可實(shí)現(xiàn)變頻器的啟停控制及狀態(tài)切換。組態(tài)完成后進(jìn)行程序編寫(xiě)，并編譯、下載及運(yùn)行調(diào)試，完成變頻器調(diào)試。

結(jié)語(yǔ)

在變頻器監(jiān)控系統(tǒng)的研究中，還有利用總線控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的方式，而基于PLC利用通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的方式，是相對(duì)最穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)性較好的方式，在目前的工業(yè)應(yīng)用中，此方式實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)最普遍，可靠性最高，實(shí)時(shí)性也能夠滿足用戶需求。市場(chǎng)推廣潛力更大。在同類監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC做為監(jiān)控器的方式從硬件上具有設(shè)備簡(jiǎn)便、成本低廉的優(yōu)勢(shì);從軟件方面具有程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，程序可調(diào)試程度強(qiáng)等顯著的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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