觸摸屏是一種新型的人機界面，是在操作人員和機器設(shè)備之間作信息溝通的橋梁，非常適用于工業(yè)環(huán)境。 利用 PLC 的模擬量輸入輸出功能對變頻器進行控制，由于模擬量可以平滑地調(diào)整，因此變頻器也可以實現(xiàn)近似于無級調(diào)速的平滑調(diào)速，這是運用非常廣泛的變頻器控制方法。在 PLC 模擬量控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)中融入觸摸屏技術(shù)，可以實現(xiàn)變頻器運行頻率的實時寫入與讀出，并為操作人員提供信息量十分豐富的交互界面，使整個控制系統(tǒng)功能更為全面、操作更為簡便，技術(shù)層次得到了較大的提高。
1 系統(tǒng)設(shè)計
1．1 主要設(shè)備
西門子 S7-200 系列 CPU224XP 型 PLC、 西門子 MicroMaster420型變頻器、威綸MT506 型觸摸屏。
1．2 系統(tǒng)構(gòu)成
西門子 S7-200 系列 CPU224XP 型 PLC 集成了模擬量輸入/輸出功能，將 PLC 模擬量輸出模塊的 V、M （ 電 壓 輸 出 ） 兩 端 分 別 與MicroMaster420 型變頻器的 3、4 號控制端子（模擬輸入源）相連，即可使PLC 向變頻器輸出模擬電壓信號； 將 PLC 模擬量輸入模塊的 A+、M 兩端分別與變頻器的 12、13 號控制端子（模擬輸出）相連，即可使 PLC 取得變頻器運行時輸出的模擬電流信號， 該信號的大小與變頻器的輸出頻率相對應(yīng)；將 PLC 的 Q0.4、Q0.5、2L 分別與變頻器的 5、6、8 號控制端子相連，當(dāng) PLC 的輸出點 Q0.4 動作時，即可對變頻器發(fā)出啟動/停止命令；當(dāng) PLC 的輸出點 Q0.5 動作時，即對變頻器發(fā)出反轉(zhuǎn)控制命令。由于使用了觸摸屏，因此無需在 PLC 輸入點上接按鈕、開關(guān)等主令元件。
1．3 系統(tǒng)的控制要求
本系統(tǒng)采用觸摸屏控制，由觸摸屏輸入電動機的初始運行頻率，初始運行頻率必須介于 0~50Hz 之間、若初始頻率不符合要求則在觸摸屏上顯示報警信息，并且系統(tǒng)不能啟動。觸摸屏上設(shè)置系統(tǒng)啟動開關(guān)、 反轉(zhuǎn)切換開關(guān)、加速按鈕和減速按鈕。啟動開關(guān)閉合時，變頻器以初始頻率運行，加速按鈕每動作一次，則運行頻率增加 5Hz，減速按鈕每動作一次則運行頻率減少 10Hz。 系統(tǒng)加速時運行頻率不得超過 50Hz，系統(tǒng)減速時運行頻率不得低于 5Hz。 反轉(zhuǎn)切換開關(guān)動作時，電動機反向旋轉(zhuǎn)。 啟動開關(guān)斷開后，電動機停轉(zhuǎn)。 在系統(tǒng)運行過程中，觸摸屏上能實時顯示變頻器的當(dāng)前運行頻率。
1．4 變頻器參數(shù)設(shè)置
變頻器參數(shù)恢復(fù)工廠設(shè)置后，只需按系統(tǒng)需要改變 P1120、P1121（斜坡上升、下降時間），其余參數(shù)均保持默認(rèn)狀態(tài)，即可進行運行調(diào)試。
2 觸摸屏人機界面的設(shè)計
按照上述控制要求，設(shè)計觸摸屏人機界面，該人機界面中主要元件的設(shè)置如下：
初始頻率：VW100，數(shù)值輸入元件，十進制格式，小數(shù)點一位
當(dāng)前頻率：VD110，數(shù)值顯示元件，單精度浮點數(shù)格式，小數(shù)點一位
報警信號：M11.0，“初始頻率未設(shè)定” 報警；M11.1，“初始頻率超限”報警
啟動開關(guān)：M10.0，切換開關(guān)
反轉(zhuǎn)開關(guān)：M10.1，切換開關(guān)
加速按鈕：M10.2，復(fù)歸型開關(guān)
減速按鈕：M10.3，復(fù)歸型開關(guān)
3 控制程序設(shè)計方法
3．1 運行頻率的輸入
由觸摸屏向 PLC 的 VW100 單元輸入初始運行頻率，最大數(shù)值為 50.0，而由于觸摸屏數(shù)值輸入元件有一位小數(shù)點，因此 VW100 的真實 數(shù)值將為 500。 西門子CPU224XP型PLC 的模擬量輸出規(guī)范中滿量程數(shù)值為32000，所以需要將 VW100 中的數(shù)值擴大 64 倍后才能對應(yīng)模 擬量的輸出大小，也就是（VW100×64）→AQW0。因此，在變頻器運行 時，改變 VW100 中的數(shù)值，同樣能改變模擬量輸出點AQW0 的輸出 電壓大小。
3．2 當(dāng)前運行頻率的顯示 變頻器在運行時 PLC 的模擬量輸入點AIW0 會采集到與頻率大 小對應(yīng)的模擬電流信，為了能在觸摸屏上能準(zhǔn)確顯示當(dāng)前的頻率，需要將采集到的模擬量數(shù)據(jù)必須進行一系列換算。 經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，換 算出來的數(shù)據(jù)必須為實數(shù)格式，且倍率應(yīng)為270.0，這樣才能將運行頻 率實時顯示于觸摸屏上，即將 AIW0 的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實數(shù)后再除以270.0 后再傳送至 VD110 中，也就是（AIW0 轉(zhuǎn)為實數(shù)÷270.0）→VD110， 由觸摸屏顯示當(dāng)前的頻率大小。 由于系統(tǒng)本身存在的誤差，顯示的頻 率誤差在 0.1Hz 之內(nèi)。
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