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????? 觸摸屏與PLC 在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

????? 關(guān)鍵詞： PLC觸摸屏

????? 1 、引言

????? 觸摸屏是一種新型可編程控制終端，是新一代高科技人機界面產(chǎn)品，適用
于現(xiàn)場控制，可靠性高，編程簡單，使用維護方便。在工藝參數(shù)較多又需要人機
交互時使用觸摸屏，可使整個生產(chǎn)的自動化控制的功能得到大大的加強。

????? PLC 有著運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高、使用方便、編程
靈活、抗干擾能力強等特點。近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各行業(yè)對其生
產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)的自動化程度要求越來越高，采用現(xiàn)代自動化控制技術(shù)對減輕勞動
強度、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本起著很重要的作用。觸摸
屏結(jié)合PLC 在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種自動控制的趨勢。

????? 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)定目標值（壓力及溫度等），通過PLC 與實際值（傳感器的測量值）
進行比較運算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運算指令（模擬信號），調(diào)節(jié)變頻器的
輸出頻率。并可實時監(jiān)控到被控系統(tǒng)實際值的大小及變頻器內(nèi)的多個參數(shù)，實現(xiàn)
報警、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。

????? 2 、閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途很廣，各種場合的變頻節(jié)能系統(tǒng)的拖動
方式及控制方式各有不同，具體應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇設(shè)計。下面列舉一些
：

????? 中央空調(diào)節(jié)能：冷凍泵、冷卻泵、主機、卻塔風(fēng)機、風(fēng)機盤管等。

????? 恒壓供水：水廠一、二級泵，供水管網(wǎng)增壓泵、大廈供水水泵等

????? 鍋爐：引風(fēng)機、送風(fēng)機、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
由鍋爐自動控制系統(tǒng)、DCS 或多沖量控制系統(tǒng)給出。

????? 汽輪機：循環(huán)泵、凝結(jié)泵等，其控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號由汽輪機自動控制系
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、FFU 群控等等。

????? 3 、整個閉環(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、DI/DO 模塊、
AI/AO 模塊組成。PLC 作為控制單元，是整個系統(tǒng)的控制核心。其主要的作用要
體現(xiàn)以下幾方面：

????? ①完成對系統(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完成對整個系統(tǒng)的邏輯控制及PID 調(diào)節(jié)的運算。

????? 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 運算的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號，作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的
控制信號。

????? ⑤通過通信電纜及USS4協(xié)議完成對變頻器內(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可實時顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(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，
且功能更加強大。

????? （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)機的轉(zhuǎn)速，并將其內(nèi)部運行參數(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)）的實際參
數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號上傳至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)動等。

????? 4 、觸摸屏畫面設(shè)計

????? 觸摸屏畫面由ProTool 等專用軟件進行設(shè)計，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)在其存儲空間允許的范圍內(nèi)，各畫面
之間盡量做到可相互及強制切換。

????? （1 ）主畫面的設(shè)計

????? 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
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)的一些住要參數(shù)，以便在此畫面上對整個被控系
統(tǒng)有大致的了結(jié)。

????? （2 ）控制畫面的設(shè)計

????? 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最多，其具體
畫面數(shù)量由實際被控設(shè)備決定。

????? （3 ）參數(shù)設(shè)置頁面的設(shè)計

????? 該畫面主要是對變頻器的內(nèi)部參數(shù)進行設(shè)定，同時還應(yīng)顯示參數(shù)設(shè)定完成
的情況，實際制做時還應(yīng)考慮加密的問題。

????? （4 ）實時趨勢頁面的設(shè)計

????? 該畫面住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）等的實時狀態(tài)。

????? （5 ）信息記錄頁面的設(shè)計

????? 該畫面主要是記錄可能出現(xiàn)的設(shè)備損壞、過載、數(shù)值超范圍和系統(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

????? 該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數(shù)及實時節(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)電測量作比較。

????? 5 、 PLC程序設(shè)計

????? PLC 程序由S7-200專用編程軟件進行設(shè)計，然后通過編程電腦下載到PLC
進行聯(lián)機調(diào)試，合格后即可使用。PLC 在編程前應(yīng)先對各功能程序段的地址進行
規(guī)劃，以免重復(fù)使用同一地址，造成誤動。

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

????? （2 ）PID 功能的設(shè)計

????? 通過S7-200中的PID 向?qū)Э赏瓿蒔ID 調(diào)節(jié)程序，具體應(yīng)用時需根據(jù)實際被
控設(shè)備及采樣設(shè)備決定其配置。

????? （3 ）采樣程序的設(shè)計

????? 采樣元件使用標準配置時，應(yīng)注意采樣A/D 轉(zhuǎn)換后的具體數(shù)據(jù)是否與PID
及顯示等程序配套，實際制做時還應(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

????? 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)控變頻器的實時運行狀態(tài)。

????? （5 ）其它輔助程序的設(shè)計

????? PLC 程序在實際編程過程中，需考慮對一些程序進行修補，盡量減少程序
漏洞，反復(fù)推敲，不斷的總結(jié)完善。

????? 結(jié)束語

????? 在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中采用觸摸屏可以使用戶簡單直觀監(jiān)控整個中
央空調(diào)變頻節(jié)能系統(tǒng)及與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備和系統(tǒng)，提高了整個被控系統(tǒng)以及企業(yè)
的自動化程度和硬件檔次。隨著微電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，觸摸屏本身的成本也在
不斷的降低，再與PLC 在系統(tǒng)中使用，實現(xiàn)了整個被控系統(tǒng)自動化程度的質(zhì)的飛
躍，這必將使觸摸屏與PLC 被更多的應(yīng)用在未來的各種生產(chǎn)系統(tǒng)中，并成為自動
化控制發(fā)展的一個亮點。