【實例】變頻器,、觸摸屏,、PLC的綜合運用，邊學(xué)邊用邊實踐,！

張景濤 2025-02-01

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某XX機的控制系統(tǒng)設(shè)計

有一個某Xx機,，主機由7.5kW的電動機帶動，根據(jù)原材料料不同,，要求速度在一定的范圍內(nèi)無極可調(diào),，且要求原材料太多或者卡死設(shè)備時系統(tǒng)能及時保護；機器上配有冷卻水,，冷卻水溫度不能超過50℃,，而且冷卻水管不能堵塞，也不能缺水,，堵塞和缺水將造成嚴(yán)重后果,，冷卻水的動力不在本設(shè)備上,，水溫和壓力要可以顯示。

硬件系統(tǒng)集成

①分析問題,。

根據(jù)已知的工藝要求,，分析結(jié)論如下。

a.主電動機的速度要求可調(diào),，所以應(yīng)選擇變頻器,。

b.系統(tǒng)要求有卡死設(shè)備時，系統(tǒng)能及時保護,。當(dāng)載荷超過一定數(shù)值時（特別是電動機卡死時）,，電流急劇上升，當(dāng)電流達到一定數(shù)值時即可判定電動機是卡死的,，而電動機的電流是可以測量的,。

因為使用了變頻器，變頻器可以測量電動機的瞬時電流,，這個瞬時電流值可以用通信的方式獲得,。

c.很顯然這個系統(tǒng)需要一個控制器，PLC,、單片機系統(tǒng)都是可選的,，但單片機系統(tǒng)的開發(fā)周期長，單件開發(fā)并不合算,，因此選用PLC控制,，由于本系統(tǒng)并不復(fù)雜，所以小型PLC即可滿足要求,。

d.冷卻水的堵塞和缺水可以用壓力判斷,，當(dāng)水壓力超過一定數(shù)值時，視為冷卻水堵塞,，當(dāng)壓力低于一定的壓力時,，視為缺水，壓力一般要用壓力傳感器測量,，溫度由溫度傳感器測量,。因此，PLC系統(tǒng)要配置模擬量模塊,。

e.要求水溫和壓力可以顯示,，所以需要觸摸屏或者其他設(shè)備顯示。

②硬件系統(tǒng)集成,。

a.硬件選型,。

·小型PLC都可作為備選，由于西門子S7-200 SMART系列PLC通信功能較強，而且性價比較高,，所以初步確定選擇S7-200 SMART系列PLC,，因為PLC要和變頻器通信占用一個通信口，和觸摸屏通信也要占用一個通信口,，CPU SR20 有一個編程口（PN）,，用于下載程序和與觸摸屏通信，另一個串口則可以作為USS通信用,。

由于壓力變送器和溫度變送器的信號都是電流信號,，所以要考慮使用專用的AD模塊，兩路信號使用EMAI4是適當(dāng)?shù)倪x擇,。由于CPU SR20的I/O點數(shù)合適,，所以選擇CPU SR20。

·MM440是一款功能比較強大的變頻器,，價格適中,，可以與S7-200 SMART很方便地進行USS通信，所以選擇MM440變頻器,。觸摸屏選擇西門子的Smart 700 IE,。

b.系統(tǒng)的軟硬件配置。

·1臺CPU SR20,?！?/span>

1臺EM AE04。

·1臺Smart 700IE觸摸屏,。

·1臺MM440變頻器。

·1臺壓力傳感器（含變送器）,。

·1臺溫度傳感器（含變送器）,。

·1套STEP7-MicroWin SMART V1.0。

·1套WINCC FLEXIBLE 2008 SP4,。

c.原理圖,。系統(tǒng)的原理圖如圖4-1所示。

d.變頻器參數(shù)設(shè)定,。變頻器的參數(shù)設(shè)定見表4-2,。

編寫PLC程序

①I/O分配。PLC的I/O分配見表4-3,。

②編寫程序,。

溫度傳感器最大測量量程是100℃，其對應(yīng)的數(shù)字量是27648,，所以AIW16采集的數(shù)字量除27648再乘100（即）就是溫度值,；壓力傳感器的最大量程是10000Pa，其對應(yīng)的數(shù)字量是27648，所以AIW18采集的數(shù)字量除27648再乘10000（即）就是壓力值,；程序中的VD0是額定頻率的百分比,，由于電動機的額定轉(zhuǎn)速是1400r/min，假設(shè)電動機轉(zhuǎn)速是700r/min,，那么VD0＝50.0,，所以VD0=VD50÷1400×100。程序如圖4-5所示,。

設(shè)計觸摸屏項目

本例選用西門子Smart 700IE觸摸屏,，這個型號的觸摸屏性價比很高，使用方法與西門子其他系列的觸摸屏類似,，以下介紹其工程的創(chuàng)建過程,。

①首先創(chuàng)建一個新工程，接著建立一個新連接,，如圖4-47所示,。選擇“SIMATIC S7 Smart”通信驅(qū)動程序，觸摸屏與PLC的通信接口為“以太網(wǎng)”,，設(shè)定PLC的IP地址為“192.168.0.1”,，設(shè)定觸摸屏的IP地址為“192.168.0.2”，這一步很關(guān)鍵,。