西門子觸摸屏與PLC閉環(huán)控制的變頻器使用

時(shí)間：2023-04-28作者：上海佑湘自動(dòng)化科技有限公司瀏覽：91

本文介紹了基于西門子觸摸屏與PLC閉環(huán)控制的變頻器節(jié)能改造系統(tǒng)，　觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用，可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值（壓力及溫度等），通過PLC與實(shí)際值（傳感器的測(cè)量值）進(jìn)行比較運(yùn)算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)算指令（模擬信號(hào)），調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實(shí)時(shí)監(jiān)控到被控系統(tǒng)實(shí)際值的大小及變頻器內(nèi)的多個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警、記錄等功能。

1、西門子觸摸屏結(jié)合西門子PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種自動(dòng)控制的趨勢(shì)。觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用，可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值（壓力及溫度等），通過PLC與實(shí)際值（傳感器的測(cè)量值）進(jìn)行比較運(yùn)算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)算指令（模擬信號(hào)），調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實(shí)時(shí)監(jiān)控到被控系統(tǒng)實(shí)際值的大小及變頻器內(nèi)的多個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警、記錄等功能。一般PLC結(jié)合觸摸屏的閉環(huán)調(diào)節(jié)的變頻節(jié)能系統(tǒng)如下圖所示。 圖1 觸摸屏結(jié)合PLC控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)示意圖2、閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途

2、閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途很廣，各種場(chǎng)合的變頻節(jié)能系統(tǒng)的拖動(dòng)方式及控制方式各有不同，具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇設(shè)計(jì)。下面列舉一些：中央空調(diào)節(jié)能：冷凍泵、冷卻泵、主機(jī)、卻塔風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管等。恒壓供水：水廠一、二級(jí)泵，供水管網(wǎng)增壓泵、大廈供水水泵等鍋爐：引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵等，變頻節(jié)能系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號(hào)由鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)、DCS或多沖量控制系統(tǒng)給出。汽輪機(jī)：循環(huán)泵、凝結(jié)泵等，其控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號(hào)由汽輪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及DCS給出。純水處理系統(tǒng)：軟化水泵、增壓泵等。潔凈室：增壓風(fēng)機(jī)、FFU群控等等。

3、整個(gè)閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)的組成設(shè)備及其作用

(1) PLC選用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU224XP、DIDO模塊、AIAO模塊組成。PLC作為控制單元，是整個(gè)系統(tǒng)的控制**。其主要的作用要體現(xiàn)以下幾方面：① 完成對(duì)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換。② 完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制及PID調(diào)節(jié)的運(yùn)算。③ 向觸摸屏提供所采集及處理的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行觸摸屏發(fā)出的各種指令。④ 將PID運(yùn)算的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的控制信號(hào)。⑤ 通過通信電纜及USS4協(xié)議完成對(duì)變頻器內(nèi)部參數(shù)讀寫及控制。

(2) 觸摸屏采用SIEMENS公司MP370：其主要作用如下① 可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。② 通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù),再通過PLC完成對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備的控制。③ 可做成多幅多種監(jiān)控畫面，替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤及顯示記錄儀表等，且功能*加強(qiáng)大。

(3) 變頻器：采用SIEMENS公司440系列，通過USS4協(xié)議可由觸摸屏通過PLC設(shè)置其內(nèi)部的部分參數(shù)，根據(jù)PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)（模擬量）值調(diào)節(jié)水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將其內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)反饋到PLC。

(4) 壓力、溫度等傳感器：將被控制系統(tǒng)（水系統(tǒng)或風(fēng)系統(tǒng)）的實(shí)際參數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號(hào)上傳至PLC。

(5) 電氣元件：給PLC、觸摸屏、變頻器及傳感器等供電，完成各種操作及驅(qū)動(dòng)等。

4、觸摸屏畫面設(shè)計(jì)　　觸摸屏畫面由ProTool等**軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后先通過編程電腦調(diào)試，合格后再下載到觸摸屏。觸摸屏畫面總數(shù)應(yīng)在其存儲(chǔ)空間允許的范圍內(nèi)，各畫面之間盡量做到可相互及強(qiáng)制切換。

（1）主畫面的設(shè)計(jì)　　一般的，可用歡迎畫面或被控系統(tǒng)的主系統(tǒng)畫面作為主畫面，該畫面可進(jìn)入到各分畫面。各分畫面均能一步返回主畫面。若是將被控主系統(tǒng)畫面作為主畫面，則應(yīng)在畫面中顯示被控系統(tǒng)的一些主要參數(shù)，以便在此畫面上對(duì)整個(gè)被控系統(tǒng)有大致的了解。

（2）控制畫面的設(shè)計(jì)　　該種畫面主要用來控制被控設(shè)備的啟停及顯示變頻器內(nèi)部的參數(shù)，也可將變頻器參數(shù)的設(shè)定做在其中。該種畫面的數(shù)量在觸摸屏畫面中占的多，其具體畫面數(shù)量由實(shí)際被控設(shè)備決定。

（3）參數(shù)設(shè)置頁面的設(shè)計(jì)　　該畫面主要是對(duì)變頻器的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)還應(yīng)顯示參數(shù)設(shè)定完成的情況，實(shí)際制作時(shí)還應(yīng)考慮加密的問題。

（4）實(shí)時(shí)趨勢(shì)頁面的設(shè)計(jì)　　該畫面主要是以曲線記錄的形式來顯示被控值、變頻器的主要工作參數(shù)（如輸出頻率）等的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

（5）信息記錄頁面的設(shè)計(jì)　　該畫面主要是記錄可能出現(xiàn)的設(shè)備損壞、過載、數(shù)值*范圍和系統(tǒng)急停等故障。另外該畫面還可記錄各設(shè)備啟停操作，作為憑證。

（6）節(jié)能畫面的設(shè)計(jì)　　該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數(shù)及實(shí)時(shí)節(jié)電狀態(tài)，以便向用戶展示變頻節(jié)能的好處，也可用來與其它的節(jié)電測(cè)量作比較。

5、PLC程序設(shè)計(jì)　　PLC程序由S7-200**編程軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后通過編程電腦下載到PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，合格后即可使用。PLC在編程前應(yīng)先對(duì)各功能程序段的地址進(jìn)行規(guī)劃，以免重復(fù)使用同一地址，造成誤動(dòng)。

（1）邏輯功能的設(shè)計(jì)　　這部分程序主要是完成各變頻器、水泵（或風(fēng)機(jī)）的啟動(dòng)停止、聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖及自動(dòng)投切等等功能，一般在離線狀態(tài)下就能完成軟件邏輯功能的。

（2）PID功能的設(shè)計(jì)　　通過S7-200中的PID向?qū)Э赏瓿蒔ID調(diào)節(jié)程序，具體應(yīng)用時(shí)需根據(jù)實(shí)際被控設(shè)備及采樣設(shè)備決定其配置。

（3）采樣程序的設(shè)計(jì)　　采樣元件使用標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)，應(yīng)注意采樣AD轉(zhuǎn)換后的具體數(shù)據(jù)是否與PID及顯示等程序配套，實(shí)際制作時(shí)還應(yīng)考慮采樣是多路且相關(guān)聯(lián)的情況。

（4）PLC與變頻器通信程序的設(shè)計(jì)　　SIEMENS S7-200PLC與SIEMENS 430等變頻器的通信一般使用USS4協(xié)議程序來完成，該程序的主要目的是監(jiān)控變頻器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

（5）其它輔助程序的設(shè)計(jì)　　PLC程序在實(shí)際編程過程中，需考慮對(duì)一些程序進(jìn)行修補(bǔ)，盡量減少程序漏洞，反復(fù)推敲，不斷的總結(jié)完善。




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• 詞條

  詞條說明

• 學(xué)習(xí)西門子觸摸屏要掌握哪些技能?

  西門子自動(dòng)化設(shè)備產(chǎn)品等市場(chǎng)占有率都非常高，包括PLC、觸摸屏、傳感器、變頻器、繼電器等。大量的設(shè)備和產(chǎn)線會(huì)用到西門子的觸摸屏，也就是我們經(jīng)常聽說的人機(jī)交互界面HMI。如何設(shè)計(jì)一個(gè)交互優(yōu)秀且簡(jiǎn)潔美觀的人機(jī)界面程序？那就需要我們的工程師掌握設(shè)計(jì)人機(jī)交互程序的使用方法，以及人機(jī)界面上的各種交互元素的使用方法。西門子觸摸屏和PLC的通訊如何建立，指令和數(shù)據(jù)如何交換，是每個(gè)自動(dòng)化工程師都必須掌握的**技能。

• 西門子變頻器的簡(jiǎn)介

  西門子變頻器（圖1）西門子變頻器在中國市場(chǎng)的使用早是在鋼鐵行業(yè)，然而在當(dāng)時(shí)電機(jī)調(diào)速還是以直流調(diào)速為主，變頻器的應(yīng)用還是一個(gè)新興的市場(chǎng)，但隨著電子元器件的不斷發(fā)展以及控制理論的不斷成熟，變頻調(diào)速已逐步取代了直流調(diào)速，成為驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的主流，西門子變頻器因其強(qiáng)大的品牌效應(yīng)在這巨大的中國市場(chǎng)中**了*規(guī)模的發(fā)展，西門子在中國變頻器市場(chǎng)的成功發(fā)展應(yīng)該說是西門子品牌與技術(shù)的**結(jié)合。在中國市場(chǎng)上我們能碰到的早期

• 什么是西門子模塊

  西門子兼容模塊是西門子200和300系列的PLC上面的模塊，外形與西門子模塊相近，又有自己的商標(biāo)權(quán)利。功能完全兼容西門子PLC且在原有基礎(chǔ)上有擴(kuò)展。如：8路熱電偶模塊。32路數(shù)字量模塊。完全與西門子CPU兼容，在精度方面有加強(qiáng)。數(shù)字量模塊數(shù)字量擴(kuò)展模塊可以方便地?cái)U(kuò)展S7-200系列PLC的數(shù)字量輸 入/輸出通道擴(kuò)展模塊具有與CPU相同的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，通過總路線互相連接高密度輸入模塊可供選擇，增強(qiáng)擴(kuò)展能

• 西門子觸摸屏怎樣直接控制多臺(tái)變頻器？

  首先要看西門子的哪款觸摸屏了：現(xiàn)在市面上主流的西門子觸摸屏有ARTLINE系列（精彩面板），KTP系列（精簡(jiǎn)面板），TP系列（精智面板），性能和價(jià)格都是逐級(jí)提高的。首先ARTLINE系列，自帶串口和以太網(wǎng)口，因此可以采用485串口通過Modbus RTU通訊的方式來進(jìn)行控制多臺(tái)變頻器。然后是KTP系列，KTP系列的訂貨號(hào)分為PN接口和DP接口兩種（二選一），PN接口支持以太網(wǎng)通訊，DP接口支持串口