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，多電機同步傳動控制得到廣泛應(yīng)用。為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，往往要求實現(xiàn)多電機協(xié)調(diào)同步傳動，確保穩(wěn)定的張力和恒定的線速度，彩色印刷機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)速為主傳動的高性能同步傳動控制系統(tǒng)是目前研究的熱點問題之一。交流電機具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單和易于維護等特點，而變頻調(diào)速節(jié)能效益顯著，調(diào)速性能好，交流電機和變頻器配合, 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，例如對i/o設(shè)備的廣泛支持、可視化界面、實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口等, 可縮短開發(fā)周期。在遠程同步控制系統(tǒng)中, 微機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)，遠程控制多臺變頻器實現(xiàn)多電機協(xié)調(diào)同步傳動。

2 工程設(shè)計總體方案
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: 三相交流電機四套，西門子micromaster vector 6se3214變頻器四臺，model 2485br隔離型轉(zhuǎn)換器一個，帶有音箱和多種板卡的微機三臺，8端口10m以太網(wǎng)集線器一個。

首先，單臺微機與單臺變頻器進行單變量i/o通訊調(diào)試，再進行多變量調(diào)試。然后實現(xiàn)實時趨勢曲線和實時報警功能。接著進行局域網(wǎng)調(diào)試，在擔任i/o服務(wù)器的微機1和擔任歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的微機2之間進行數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)微機2的歷史趨勢曲線和歷史報表功能。最后進行整個系統(tǒng)的總體調(diào)試。工程開發(fā)流程圖見圖2。

圖2 工程設(shè)計流程圖

3 軟件功能實現(xiàn)
遠程多電機同步控制、數(shù)據(jù)采集和報警由微機1負責，微機2用于歷史數(shù)據(jù)保存、查詢和歷史報表打印，微機3作為客戶機訪問微機1和微機2，四臺矢量型變頻器分別對四臺電機進行閉環(huán)控制。圖3是多電機遠程同步控制系統(tǒng)運行時的主窗口。

圖3 控制系統(tǒng)主窗口

3.1 i/o變量的采集和報警
由微機1作為i/o服務(wù)器和報警服務(wù)器，運行系統(tǒng)由主窗口、控制窗口、實時趨勢曲線、實時報警窗口、實時報警報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轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)的采集。報警服務(wù)器負責對采集的數(shù)據(jù)進行越限報警等。

(1) 單i/o變量通訊調(diào)試
首先現(xiàn)場面板手動設(shè)置第一臺變頻器參數(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鋭赢嬤B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。進入運行系統(tǒng)后，輸入轉(zhuǎn)速，電機逐漸加速到指定轉(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)試就會比較順利，可參照單i/o變量的方法對多i/o變量逐一進行設(shè)置、調(diào)試。

當控制多臺電機同時起動時，需要用到uss協(xié)議中的廣播式起動。解決的方法:首先在組態(tài)王中建立一個虛擬設(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“＃＃＃＃”，動畫連接到變量“廣播式”。在運行系統(tǒng)中，輸入轉(zhuǎn)速，四臺電機同時起動，逐漸加速到指定轉(zhuǎn)速。

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

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

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

聲音報警。聲音報警注意以下三個方面的問題:
(1) 當幾臺電機同時報警，既有低速報警又有高速報警時，只發(fā)出一個聲音報警，否則聲音雜亂。

(2) 具有不同等級的報警設(shè)置時，如果不同等級的報警同時出現(xiàn)，則只播發(fā)最高級別的報警，若只有低級報警，則播發(fā)低級報警。例如電機1轉(zhuǎn)速低，為一級報警，同時電機2轉(zhuǎn)速低，為二級報警，則只播發(fā)“一級報警”。若只有電機2轉(zhuǎn)速低時，播發(fā)“二級報警”。

(3) 如果負責進行數(shù)據(jù)采集的站點, 譬如說本工程的站點微機1, 為值守人員控制方便，既做i/o服務(wù)器又做報警服務(wù)器，就涉及到聲音報警與i/o變量及其他報警變量處理的先后問題。對應(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i/o服務(wù)器的變量控制和窗口更替速度較flag為1時快, 且聲音報警幾乎不受影響。

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

3.2 歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢
由微機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)器存儲所有的歷史數(shù)據(jù)。登錄服務(wù)器對所有用戶的登錄申請進行驗證，用于增強系統(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，其它各站點上定義的用戶列表不能與它有沖突，否則無效。微機2組態(tài)王運行系統(tǒng)由主窗口、歷史趨勢曲線、歷史普通報表、歷史報警報表、數(shù)據(jù)庫、幫助六部分組成。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)置:微機1和微機2需要進行相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。微機1在系統(tǒng)設(shè)置欄的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對話框下面的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇“連網(wǎng)”，本機節(jié)點名“數(shù)據(jù)采集1號”(微機1的計算機名)，節(jié)點類型選擇登陸服務(wù)器“歷史數(shù)據(jù)1號”(微機2的計算機名)，“本機是i/o服務(wù)器”，“本機是校時服務(wù)器”，“本機是報警服務(wù)器”。微機2在系統(tǒng)設(shè)置欄的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對話框下面的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇“連網(wǎng)”，本機節(jié)點名“歷史數(shù)據(jù)1號”(微機2的計算機名)，節(jié)點類型選擇“本機是登陸服務(wù)器”，歷史記錄服務(wù)器組合框中選中“本機是歷史記錄服務(wù)器”和“歷史數(shù)據(jù)1號”(表示歷史數(shù)據(jù)1號是數(shù)據(jù)采集1號的歷史記錄服務(wù)器)。

4 結(jié)束語
通過組態(tài)軟件kingview開發(fā)多電機遠程同步控制系統(tǒng)的上位機控制軟件，實現(xiàn)了遠程實時控制4臺電機協(xié)調(diào)同步運行，并實現(xiàn)實時報警、歷史報表打印與歷史數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢等功能，實際運行效果理想。該控制系統(tǒng)的控制方案及實現(xiàn)方法對印刷、包裝、印染等工業(yè)生產(chǎn)中的相關(guān)設(shè)備的設(shè)計、改造具有一定的參考價值。

參考文獻
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作者簡介
李建凱(1979-) 男 碩士研究生 研究方向:智能化自動化裝置的研究。