基于plc的交流电机控制系统设计外文翻译标准版.doc

河北科技师范学院
本科毕业论文（设计）外文翻译

通过PLC虚拟仪器使用以太网控制交流电动机

院（系、部）名 称 ： 机电工程学院
专 业 名 称：电气工程及其自动化
学 生 姓 名：申再贺
学 生 学 号：0413120213
指 导 教 师：崔丽娜

年 月 日
河北科技师范学院教务处制

通过PLC虚拟仪器使用以太网控制交流电动机
摘要:远程控制应用程序在当今的各个行业中被广泛使用。其中的一个常见的是应用程序需要远程控制和监控的是变频感应驱动系统。驱动系统有各种类型的控制器,以执行一些操作,比如控制速度,前进和反转。这种方法可以通过可编程序逻辑控制器(PLC)来实现，随着技术的崛起,将使用以太网模块来实现远程控制系统。加上今天的PLC不仅可以控制使用原来的软件,而且可以使用第三方软件,比如虚拟仪器。虚拟仪器是一个用户友好的人机界面设计软件。它可以很容易地与不同的硬件通信。
关键词:虚拟仪器、PLC、以太网、感应电动机、OPC服务器、逆变器。
1 介绍
过去,工程师已经设计了需要大量硬件的工程系统。它是不可能设计远程控制系统因为硬件和布线是必要的。此外,如果工程师不希望改善设计,所有的不相关的硬件需要扔掉,这不是长久的办法。　　
随着技术的兴起,可编程序逻辑控制器(PLC)已经缓解了工程设计需求减少了所需的材料,这是因为整个设计采用软件编程范式。PLC常用在工业中,包括控制旋转感应电动机变频驱动系统，设计远程控制机器现在成为可能, 甚至通过使用以太网作为通信设备计算机和PLC之间的媒介[1]。　
除了使用自己专有的软件设计程序结构, PLC也可以简单地被其他软件访问和控制。请注意这样的软件驱动特殊的plc。因此工程师可以使用虚拟仪器[2], 它在虚拟仪器上有各种类型的工业应用(VI),虚拟仪器不是真正的沉重的仪器来控制PLC。
2.项目设计的配置和准备　　
2.1. NI OPC服务器　　
NI OPC服务器有欧姆龙FINS以太网驱动程序，它允许欧姆龙CJ1M-CPU11-ETN21与虚拟仪器之间的通信。欧姆龙最初向他们的客户提供FINS网关,交互软件与PLC及其专有软件通信,欧姆龙CX-Programmer通过以太网通信[3]。　　
随着欧姆龙FINS以太网驱动NI OPC服务器, 用户可以设置几个简单的设置和服务器来创建变量标记,这些标记可以直接连接PLC的寄存器。这些标记命名为OPC标记。NI OPC服务器也有NI OPC快速客户端让用户实时监控PLC的状态。 [3]　
　只要OPC标记已经创建,虚拟仪器和PLC之间的通信实现了简化，然后驱动可以自动应用相关FINS命令提供了正确标记 [3]。与此同时,虚拟仪器程序可以通过使用共享变量，这是设计与OPC标记相关的。
2.2.虚拟仪器　
　虚拟仪器是虚拟实验室工程试验台仪器的缩写，是一个图形化用于生成灵活和规模设计，控制，以最小的成本测试应用程序的开发环境。使用虚拟仪器,工程师和科学家能够与真实世界的信号交流,分析　　有意义的数据信息,并通过直观的显示、报告和网络分享结果。不管是否有编程经验,虚拟仪器对所有用户来说使发展变得快速和容易[3]。
虚拟仪器中使用的编程风格是G 编程,为图形支持设计的缩写。它也被称为数据流编程因为它是根据图形块的结构图执行设计使用者程序。与基于文本编程相比,虚拟仪器是用户友好型，因为用户可以设计程序通过简单的安排和相关图标布线 [3]。虚拟仪器程序命名为虚拟仪器,或视觉设计,因为他们的外表和物理仪器的操作模拟,如示波器和万用表[4]。类似于其他传统的编程, 虚拟仪器标准特性,比如循环结构、数据结构、事件处理、面向对象编程。虚拟仪器也有一个广泛的类似MATLAB数学函数库和公式节点的图书馆,允许基于文本的对某些部分的代码编程,这需要复杂的逻辑结构。除此之外,虚拟仪器也有网络库函数,可以很容易地让用户参考[3]。
与其他软件相比就像微软的视觉基础,虚拟仪器是一个更好的选择,因为它和图书馆的功能在一起包括共享变量库项目,绑定到OPC标签, 允许服务器和客户端通信，通过连接与共享变量相关的图标。如果微软使用了Visual Basic(VB),欧姆龙以太网必须开发使用存储通讯功能，这将需要更多的时间来开发代码[3]。
虚拟仪器有前端接口的应用，允许用户设计，然后用于控制系统。一般虚拟仪器有三个主要元素：前端面板，方框图和连接器面板。这个前面板允许用户建立控制和指示。控制是包括旋钮，按钮，刻度盘和其他投入机制。指示是图表，发光二极管和其他输出显示。同时，块图让用户使用可见和结构来添加代码控制前端面板对象。连接器面板允许用户代表一个单一的可视图标，这个图标可以被称为另一个可视图标这个可视元素在图1中说明。
共享变量是一个库函数变量允许在应用程序或者不同的数据资源库里分享数据。在LabVIEW中有许多存在数据共享方法，如TCP / UDP，
虚拟仪器队列和实时FIFO。相比数据传输通讯，使用共享变量是用户友好的配置，可以通过简单的设置在程序库，而不是写网址和执行更多布线数据传输通信[ 3,5 ]。
2.3.可编程逻辑控制器
PLC用于实现功能的是欧姆龙CJ系列。这可编程控制器中有4个单元，即功率供应单位（cj1w-pa202），与以太网的CPU单元功能（cj1m-cpu11-etn21），基本输入单位（cj1w-id211），和基本输出单元（cj1w-oc211）。
可编程控制器单元有一个端盖。所有这些单位可以连接组装起来，并锁定滑块移动到后面的单位。端盖必须连接到可编程控制器的右手边。否则将发生致命错误[ 6 ]。
图2演示了可编程控制器的配置单位。
为了使可编程控制器通过以太网进行操作，可编程控制器必须给定一个目标地址，节点数（DA1）不是一个网络中的其他地址副本da1s。目的节点号码也被称为最后一个八位组的IP地址。
PLC节点数通过转动转盘配置在cj1w-etn21模块图3所示，除了目的节点地址（DNA）[ 3 ]。还必须在网络中给出一个单元号
节点No × 16 1是最重要的位（MSB）的节点地址，而×16 0是最不重要的位（LSB）的节点地址。地址是十进制的形式，因此任何参考DA1在软件配置中的以太网模块必须是十进制。转换任意进制数为十进制，下面的例子可以应用[ 3 ]：
对于本文所描述的实现PLC配置IP地址为10.1.136.46。这个路由器是个人家庭网络。因此，知识产权地址与网络中的设备的分类下的类C相关。
2.4．变频驱动
欧姆龙sysdrive 3g3mv-a2007逆变器是一种双变频驱动可用于改变为电机提供的电能频率
改变电机转速[ 6 ]。
sysdrive 3g3mv-a2007逆变器对于各种各样的应用程序是合适的，因为它包含了许多方便控制和I / O功能，易于作为开环矢量控制功能使用。矢量控制功能优势是保证了转矩输出，这是150%的额定电机转矩，输出频率为1赫兹，在低频率下允许强大的转矩，抑制由负载引起的旋转波动 [ 6 ]。
3G3MV变频器功能参数列表需要配置以有效控制3个阶段鼠笼式感应电机。
3．实施
3.1．实施过程
本文提出的以太网控制系统是控制鼠笼三相感应电动机。为了实现目标，建立PLC与LabVIEW之间的通信是至关重要的，因为LabVIEW是第三方软件代替而不是使用软件在可编程控制器中实现。因此，用LabVIEW执行启动和停止电机的运行，无论是在正向或反向，并通过改变电机频率实现不同的速度。然而，这个系统不是监督控制和数据采集系统（SCADA）因为没有电机的实际输出的测量数据。
在图4说明该系统具有三层网络结构设计。
如图5所示，用户可以通过上位机控制获得权限，这是一台笔记本电脑。然后将用户输入的数据转换为布尔值数据并通过以太网电缆和路由器发送到cj1m-cpu11-etn21可编程逻辑控制器。一旦布尔数据被可编程控制器处理，可编程控制器基本输出的相关地址打开。这个过程允许3G3MV变频器可变频率根据输入用户给定的数据驱动来操作三个阶段鼠笼式感应电动机。此外，3G3MV变频器/变频驱动器也作为逆变器电源单元和电动机之间的换流器，作为输入功率单相电源，而鼠笼式感应电机是在三相功率下操作。

3.2.虚拟仪器设计的实现
在本文中的可视程序是通过执行简单的一步。允许用户对启动和停止电机操作做出决定，无论是向前或反向，改变速度，改变电机频率，首先选择在VI的按钮面板按下转动方向按钮，也是向前或反向。其次，转动旋钮使速度变化到用户期望的值。图6说明了VI前端面板。

外文原文出处
Pin Rui Chin,  Nader N. Barsoum, Scientific Research Publishing Journal , Intelligent Control and Automation, 2011, Vol.02 (04), pp.330-339 ,Curtin University Sarawak Campus

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