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 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 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確顯示當前的頻率,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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