淺析觸摸屏、PLC、變頻器控制在教學中的綜合應用

云南省紅河州高級技工學校教務處 茶 輝 李建昆

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淺析觸摸屏、PLC、變頻器控制在教學中的綜合應用

云南省紅河州高級技工學校教務處 茶 輝 李建昆

摘 要：隨著電氣工業(yè)不斷發(fā)展，人機界面技術、PLC技術、變頻器技術得以普及且應用到人們的生產(chǎn)和生活中，自動化控制更加準確、方便、安全和可靠。本文以多年的教學經(jīng)驗談談觸摸屏、PLC、變頻器組成一個小型自動化運用控制系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)實際需求控制異步電機運行，如攪拌機、煤礦車等。

關鍵詞：觸摸屏 PLC 變頻器 綜合應用

一、系統(tǒng)分析及設計

由三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式n（1-s）60f/p可知，改變異步電動機轉(zhuǎn)速可通過三種方法實現(xiàn)：一是改變電源頻率f，二是改變轉(zhuǎn)差率s，三是改變磁極對數(shù)p，利用變頻調(diào)速通過改變交流異步電動機的供電頻率進行調(diào)速，使其控制回路中的低速、中速和高速端子對電機進行速度控制，同時利用PLC對變頻器的輸入端子進行開關量控制，并且用觸摸屏對整個系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控和控制，提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和工作效率。基于觸摸屏、PLC、變頻器等控制系統(tǒng)的應用開發(fā)包含兩個主要內(nèi)容：硬件配置及布置、軟件設計和參數(shù)設置。

1.系統(tǒng)硬件配置及布置

該小型自動控制系統(tǒng)是由觸摸屏、PLC、變頻器和異步電機組成，系統(tǒng)硬件控制結構圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)硬件控制結構圖

（1）觸摸屏的選擇

觸摸屏通過良好的人機互動可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的簡單操作和實時監(jiān)控。

本例采用了eView步科7寸觸摸屏ET070。ET070采用400MHz高速CPU，數(shù)據(jù)處理能力更強，通訊傳輸速度更快，多頁切換速度更流暢；LED背光，亮度可隨意調(diào)節(jié)，節(jié)能更環(huán)保；時尚寬屏，16：9的時尚寬屏，TFT液晶顯示；觸控靈敏，無視窗面膜的新技術運用，觸控靈敏度更高。

（2） PLC的選擇

PLC主要用于數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)判別和輸出控制，本系統(tǒng)用西門子s7-200進行系統(tǒng)的程序控制，運行穩(wěn)定，使用簡單方便，價格便宜，很適用于小型控制系統(tǒng)及教學用。

（3）變頻器的選擇

變頻器是一種利用電力半導體的通斷作用，將工頻交流電變換成頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的交流電的電能控制裝置。

本例采用了西門子變頻器440，西門子變頻器440 HMI純文本面板簡化了操作，動態(tài)驅(qū)動和制動，具有各種控制和制動類型，具有通訊功能，各種通信接口可確保能夠用于最常見的網(wǎng)絡應用。

（4）控制系統(tǒng)的I/O分配表及系統(tǒng)接線圖

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，PLC共有四個開關輸入量（低、中、高、急停）和五個開關輸出量（低、中、高、指示燈）具體如表1。

表1

2.軟件設計

（1）觸摸屏操作畫面

觸摸屏操作畫面如圖2所示：

圖2 觸摸屏操作畫面

（2）PLC程序

PLC程序如下圖3：

圖3

3.參數(shù)設置

（1）通信參數(shù)設置。通信參數(shù)設置包括PLC通信參數(shù)和

觸摸屏通信參數(shù)。PLC通信參數(shù)設置有PG/PC接口設置和PLC類型設置，本例采用了CPU226 CN型s7—200PLC。觸摸屏通信參數(shù)如圖4所示。

圖4

（2）變頻器參數(shù)設置。使用變頻器之前首先要將變頻器清零，設定P0010=30，P0970=1，按下P鍵，變頻器開始復位到工廠缺省值，然后按照如下表2設置參數(shù)。

表2

二、調(diào)試

按照系統(tǒng)接線圖將各元器件用導線或通信線連接起來，數(shù)據(jù)信息通過適當?shù)膫魉途€路從一臺元件傳送到另一臺元件，這里的元器件有計算機、變頻器、PLC、觸摸屏及遠程I/O模塊。第一步：按照系統(tǒng)接線圖將各元件連接起來；第二步：編好程序通過RS232下載到PLC中；第三步：通過軟件將設計好的觸摸屏程序通過RS232線下載到觸摸屏中；第四步：通電設置變頻器參數(shù)。第五步：試車。

注：試車前檢查各元件之間的連接線是否松動，以免接觸不良導致試車失敗；特別是變頻器的電源輸入端和輸出端不能接反了，如接反了變頻器會爆炸，造成不必要的人身傷害。

三、小結

觸摸屏、PLC以及變頻器的綜合運用，最主要是它們之間相互通信問題，其次就是軟硬件結合。軟件一定要按照硬件的設置配置，然后就是按部就班地配置軟件、組態(tài)模塊，最后編寫程序，程序一定要嚴謹。本系統(tǒng)通過友好界面的觸摸屏，控制功能強大的PLC，PLC又控制可變的變頻器對電動機進行速度控制，完成各種工藝條件下的控制要求和監(jiān)控要求，具有成本低廉，操作簡單，性能出色，易于維護等優(yōu)點。

文章編號：ISSN2095-6711/Z01-2016-01-0170