PLC課程設(shè)計(jì) -基于PLC的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

1、目 錄 1 緒 論.1 1.1 課題的背景 .1 1.1.1 電機(jī)的起源和發(fā)展 .1 1.1.2 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 .2 1.2 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .3 2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的方案確定.4 2.1 變頻調(diào)速系統(tǒng) .4 2.1.1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 .4 2.1.2 變頻調(diào)速原理 .4 2.1.3 變頻調(diào)速的基本控制方式 .5 2.2 系統(tǒng)的控制要求 .6 2.3 方案的確定 .6 2.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .6 2.3.2 開環(huán)控制的選擇 .7 2.3.3 變頻器的選擇 .7 4 變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).8 4.1 S7-200 PLC .8 4.2 MICROMAST

2、ER420 變頻器 .8 4.3 外部電路設(shè)計(jì) .9 4.3.1 變頻開環(huán)調(diào)速 .9 4.3.2 數(shù)字量方式多段速控制 .11 4.3.3 PLC、觸摸屏及變頻器通信控制 .12 5 變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).14 5.1 編程軟件的介紹 .14 5.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) .15 6 觸摸屏的設(shè)計(jì).23 6.1 觸摸屏的介紹 .23 6.2 MT500 系列觸摸屏.25 6.3 觸摸屏的設(shè)計(jì)過程 .26 6.3.1 計(jì)算機(jī)和觸摸屏的通信 .26 6.3.2 窗口界面的設(shè)計(jì) .27 6.3.3 觸摸屏工程的下載 .31 7 PLC 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) .33 7.1 變頻器的干擾源.33 7.2

3、 干擾信號(hào)的傳播方式 .33 7.3 主要抗干擾措施.34 7.3.1 電源抗干擾措施 .34 7.3.2 硬件濾波及軟件抗干擾措施 .34 7.3.3 接地抗干擾措施 .34 結(jié) 論.36 致 謝.37 參考文獻(xiàn).38 緒 論 課題的背景課題的背景 最先制成電動(dòng)機(jī)的人是德國的雅可比，在兩個(gè) u 型電磁鐵中間，裝一六臂輪， 每臂帶兩根棒型磁鐵。通電后，棒型磁鐵與 u 型磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引和排斥作用 ，帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。后來，雅可比做了一具大型的裝置安在小艇上，用 320 個(gè)丹尼爾 電池供電，1838 年小艇在易北河上首次航行，時(shí)速只有 2.2 公里，與此同時(shí)，美國 的達(dá)文波特也成功地制出了驅(qū)動(dòng)印

4、刷機(jī)的電動(dòng)機(jī)，印刷過美國電學(xué)期刑電磁和機(jī) 械情報(bào) ，但這兩種電動(dòng)機(jī)都沒有多大商業(yè)價(jià)值，用電池作電源，成本太大、不實(shí)用。 直到第一臺(tái)實(shí)用直流發(fā)動(dòng)機(jī)問世 ，電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用。1870 年比利時(shí)工程師格 拉姆發(fā)明了直流發(fā)電機(jī)，在設(shè)計(jì)上，直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)很相似。后來，格拉姆證 明向直流發(fā)動(dòng)機(jī)輸入電流，其轉(zhuǎn)子會(huì)象電動(dòng)機(jī)一樣旋轉(zhuǎn)。于是，這種格拉姆型電動(dòng) 機(jī)大量制造出來，效率也不斷提高。與此同時(shí)，西門子開始著手研究由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 的車輛，于是西門子公司制成了世界電車。1879 年，在柏林工業(yè)展覽會(huì)上，西門子 公司不冒煙的電車贏得觀眾的一片喝彩。西門子電機(jī)車當(dāng)時(shí)只有 3 馬力，后來美國 發(fā)明大王愛迪生試驗(yàn)的電

5、機(jī)車已達(dá) 1215 馬力，但當(dāng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)全是直流電機(jī)，只 限于驅(qū)動(dòng)電車。 1888 年南斯拉夫出生的美國發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)。它是根據(jù)電磁感 應(yīng)原理制成，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用交流電，無需整流，無 火花，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)的家庭電器中，交流電動(dòng)機(jī)通常用三相交流供電。 1902 年瑞典工程師丹尼爾森首先提出同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)想。同步電動(dòng)機(jī)工作原理同 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，由定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速固定不變，不受負(fù)載影響。因此同步 電動(dòng)機(jī)特別適用于鐘表，電唱機(jī)和磁帶錄音機(jī)。 當(dāng)今世界，電機(jī)的發(fā)展已成為衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。近二十年 來，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)。隨著電力電子技術(shù)、

6、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論發(fā)展，電機(jī)調(diào) 速技術(shù)得到迅速發(fā)展，使得電機(jī)的應(yīng)用不再局限于工業(yè)應(yīng)用而且在商業(yè)及家用設(shè)備 等各個(gè)領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用；而隨著新材料如稀土永磁材料 Nd-Fe-B、磁性復(fù) 合材料的出現(xiàn)，更給電機(jī)設(shè)計(jì)插上翅膀，各種新型、高效、特種電機(jī)層出不窮。這 些都極大地豐富了電機(jī)理論，拓寬了電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也給電機(jī)設(shè)計(jì)和制造工 藝提出更高的要求。 變頻技術(shù)是近年來國際家電領(lǐng)域全面開發(fā)和應(yīng)用的一項(xiàng)高新技術(shù)，它采用新型 變頻器，將 50Hz 的固定供電頻率轉(zhuǎn)換為 30-130Hz 的變化頻率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻 率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能和提高效率的目的。 上個(gè)世紀(jì) 80 年代初，變頻器實(shí)現(xiàn)了商

7、品化。在近 20 年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了由模 擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個(gè)大發(fā)展過程。 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了 90 年代初，BJT 通 用變頻器的容量達(dá)到了 600KVA,400KVA 以下。前幾年主開關(guān)器件開始采用 IGBT，僅三、四年的時(shí)間，IGBT 變頻器的單機(jī)容量己達(dá) 800IVA，隨著 IGBT 容量 的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路和全數(shù)字控 制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小 型化。另外，一種混合式功率集成

8、器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋、 驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“智能電力模塊”這種器 件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路和檢測電路與功率開 關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速且可靠，傳感信號(hào)也十分迅速。 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā) 展。特別是微機(jī)的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。 人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動(dòng)控制的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并不斷融入軟件功能。日 益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即 可以把原有生產(chǎn)機(jī)械的工藝水平“升級(jí)”，達(dá)到以往無法達(dá)到的境界

9、，使其變成一種 具有高度軟件控制功能的新機(jī)種。 目前出現(xiàn)了一類“多控制方式”通用變頻器。例如安川公司的 VS616G5 變頻器 就有:無 PG(速度傳感器)V/f 控制:有 PG V/f 控制:無 PG 矢量控制:有 PG 矢量控制等 四種控制方式。通過控制面板，可以控制上述四種控制方式中的一種，以滿足用戶 的需要。 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂?，直到全數(shù)字控制的演 變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝 的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè) 中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)?/p>

10、擴(kuò)展。如搬 運(yùn)機(jī)械，從反抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛、帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立 體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器。各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù) 控機(jī)床、加工中心超高速伺服機(jī)的精確位置控制都己應(yīng)用通用變頻器。 本系統(tǒng)是通過可編程控制器控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速功能。具體內(nèi)容如 下： 在理論研究的基礎(chǔ)上，對變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)。 對變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，包括變頻器參數(shù)的設(shè)置、變頻開環(huán)調(diào)速、多 段速控制以及觸摸屏通信方式的設(shè)計(jì)。 在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，包括程序的編寫和分 析。 實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的觸摸屏設(shè)計(jì)。 采用良好的抗干措施使系統(tǒng)更具穩(wěn)定性。

11、第一章 變頻調(diào)速系統(tǒng)的方案確定 1.11.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng) 1.1.11.1.1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 三相交流異步電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備。一般電動(dòng)機(jī)主要由兩部分 組成：固定部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子。三相交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是 建立在電磁感應(yīng)定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。當(dāng)磁極沿 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢。電動(dòng)勢的 方向由右手定則來確定。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對的，假如磁極不動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沿逆時(shí)針方 向旋轉(zhuǎn)，則導(dǎo)條中同樣也能感應(yīng)出電動(dòng)勢來。在電動(dòng)勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中

12、就 產(chǎn)生電流。該電流與旋轉(zhuǎn)磁極的磁場相互作用，而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力，電磁力 的方向可用左手定則確定。由電磁力進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 1.1.21.1.2 變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速原理 變頻器可以分為四個(gè)部分，如圖 1.1 所示。 通用變頻器由主電路和控制回路組成。給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力 變換部分，稱為主電路。主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱平波回路） 、逆變 器。 整流器平波電路逆變器M 控制電路 圖 1.1 變頻器簡化結(jié)構(gòu)圖 整流器。它的作用是把工頻電源變換成直流電源。 平波回路（中間直流環(huán)節(jié)） 。由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù) 載。無論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)

13、還是發(fā)電狀態(tài)，起始功率因數(shù)總不會(huì)等于 1。因此， 在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流 環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件電容器或電感器來緩沖，所以中間直流環(huán)節(jié)實(shí)際上是中間儲(chǔ)能環(huán) 節(jié)。 逆變器。與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交 流功率。逆變器的結(jié)構(gòu)形式是利用 6 個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變器電路。 通過有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的導(dǎo)通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸 出波形。 控制回路?？刂苹芈烦Ｓ蛇\(yùn)算電路，檢測電路，控制信號(hào)的輸入、輸出電路， 驅(qū)動(dòng)電路和制動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制，對整流器的 電壓控制，以及完成各種

14、保護(hù)功能?？刂品绞接心M控制或數(shù)字控制。 1.1.31.1.3 變頻調(diào)速的基本控制方式變頻調(diào)速的基本控制方式 普通控制型 V/f 通用變頻器 普通控制型 V/f 通用變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，無需速度傳感器，控制電路比 較簡單；電動(dòng)機(jī)選擇通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，因此其通用性比較強(qiáng)，性價(jià)比比較高， 是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。 具有恒定磁通功能的 V/f 通用變頻器 為了克服普通控制型的 V/f 通用變頻器對 V/f 的值進(jìn)行調(diào)整的困難，如果采用 磁通反饋，讓異步電動(dòng)機(jī)所輸入的三相正弦電流在空間產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，那么就 會(huì)產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。這樣的控制方法叫做磁鏈跟蹤控制。由于磁鏈的軌

15、跡是靠 電壓相加矢量得到的，所以磁鏈跟蹤控制也叫做電壓空間矢量控制。 矢量控制方式 矢量控制方式的基本思想是：仿照直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)，使異步交流電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速也能通過控制兩個(gè)互相獨(dú)立的直流磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)。矢量控制方式分為無速度 傳感器的矢量控制和有速度傳感器的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)矢量控制。 無速度傳感器的矢量控制。它是對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的典型模式。 主要性能是：在 1：10 的速度范圍內(nèi)。速度精度小于 0.5%，轉(zhuǎn)速上升時(shí)間小于 100ms；在額定功率 10%的范圍內(nèi)，采用電流閉環(huán)控制的轉(zhuǎn)速開環(huán)控制。工作模式 可采用軟件功能選擇。當(dāng)工作頻率高于額定頻率的 10%時(shí)，進(jìn)入矢量控制狀態(tài)。轉(zhuǎn) 速

16、的實(shí)際值可以利用由微型機(jī)支持的對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行模擬的仿真模型來計(jì)算。 有速度傳感器的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)矢量控制。這種方式的主要特征更是：在速度 設(shè)定值的全范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間大約為 15ms，速度設(shè)定范圍大于 1：100；對于 閉環(huán)控制而言，轉(zhuǎn)速上升時(shí)間不大于 60ms。 1.21.2 系統(tǒng)的控制要求系統(tǒng)的控制要求 本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。 圖 1.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 由圖 1.2 可知，本文通過 PLC 控制變頻器達(dá)到變頻調(diào)速的目的，從而實(shí)現(xiàn)交流 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、起停、加速、減速控制以及速度的調(diào)節(jié)，并且能夠在在觸摸屏上進(jìn) 行操作，控制電機(jī)調(diào)速。 1.31.3 方案的確定方案的確定 1.3.1

17、1.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 在變頻電機(jī)中，電動(dòng)機(jī)類型選擇的原則是，在滿足工作機(jī)械對于拖動(dòng)系統(tǒng)要求 的前提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。因此， 在選用電動(dòng)機(jī)種類時(shí)，若機(jī)械工作對拖動(dòng)系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu)先選用交流電動(dòng)機(jī)。 在交流電動(dòng)機(jī)中，籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行最可靠，維護(hù)最方便，對起 動(dòng)性能無過高要求的調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮。在電機(jī)工作中起動(dòng)、制動(dòng)比較頻繁， 為提高生產(chǎn)率，又要求電動(dòng)機(jī)具有較大的起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩以縮短起動(dòng)制動(dòng)時(shí)間，同 PLC 控制信號(hào) 觸摸屏 變頻器 M - 時(shí)還有一定的調(diào)速要求，所以本設(shè)計(jì)采用籠型異步電動(dòng)機(jī)，其參數(shù)為： 型號(hào)：WDJ26

18、； 電壓：380V； 接法：角接； 轉(zhuǎn)速：1430r/min; 功率：40W； 電流：0.2A； 頻率：50HZ； 絕緣等級(jí)：E。 1.3.21.3.2 開環(huán)控制的開環(huán)控制的選擇選擇 開環(huán)控制是最簡單的一種控制方式，他所具有的特點(diǎn)是，控制量與被控制量之 間只有前向通路而沒有反向通路。這種控制方式的特點(diǎn)是控制作用的傳遞具有單向 性。由于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，成本低。在國民經(jīng)濟(jì)各部門均有采用。因 此，本系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 1.3.31.3.3 變頻器的選擇變頻器的選擇 隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào) 速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速得到廣泛應(yīng)用。其功能

19、較強(qiáng)，使用靈活，但其價(jià) 格相對較貴。所以我選用了通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以 達(dá)到專用變頻器的控制效果。 本設(shè)計(jì)采用的變頻器是西門子公司面向世界推出的 21 世紀(jì)通用型變頻器 MM420。它可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到理想輸出，這種變頻器不僅 考慮了 V/f 控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動(dòng)調(diào)諧功能與無速度傳 感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。 MM420 變頻器的特點(diǎn)如下： 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 保護(hù)功能完善、維修性能好。 通

20、過 LCD 操作裝置，可提高操作性能。 第二章 變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 2.12.1 S7-200S7-200 PLCPLC 本系統(tǒng)選用的是西門子公司生產(chǎn)的 SIMATIC S7-200 系列小型 PLC，可用于代 替繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由于它極強(qiáng)的的通信 功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其功能。 S7-200 的可靠性高，可以用梯形圖語句表功能塊圖三種語言來編程。它的指 令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握，操作方便，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、高速輸出、PID 控制器、RS-485 通信/編程接口、PPI 通信協(xié)議、MPI 通信協(xié)議和自由端口模式通信 功能，最大可以擴(kuò)展

21、到 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量 I/O，最多有 30 多 KB 的程 序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 2.22.2 MicroMaster420MicroMaster420 變頻器變頻器 本系統(tǒng)采用的是通用變頻器 MicroMaster420，MicroMaster420 是全新一代模塊 化設(shè)計(jì)的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它有強(qiáng)大的通訊能力、精確的控制性能、模塊化結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)，具有更多的靈活性，操作方便。最新的 IGBT 技術(shù)，具有 7 個(gè)固定頻率，4 個(gè) 跳轉(zhuǎn)頻率。靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性，防止運(yùn)行中不 應(yīng)有的跳閘，直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能。用 BiCo 技術(shù)，

22、實(shí)現(xiàn) I/O 端口 自由連接。MICROMASTER420 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列，從 單相電源電壓額定功率 120W 到三相電源電壓額定功率 11KW 可供選用，由微處理 器控制，用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為功率輸出器件。 因此，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選 的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲，全面完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了 良好的保護(hù)。MICROMASTER420 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡 單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置。由于 MICROMASTER420 具有全面 而完

23、善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。 2.32.3 外部電路設(shè)計(jì)外部電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要完成異步電機(jī)三種調(diào)速，由于變頻器參數(shù)設(shè)置的不同，調(diào)速方式也 有所不同，分別為變頻開環(huán)調(diào)速、數(shù)字量方式多段速控制和 PLC 觸摸屏及變頻器通 信控制。 2.3.12.3.1 變頻開環(huán)調(diào)速變頻開環(huán)調(diào)速 變頻開環(huán)調(diào)速根據(jù)輸入端的控制信號(hào)經(jīng)過程序運(yùn)算后由通信端口控制變頻器運(yùn) 行。打開啟動(dòng)開關(guān)，變頻器開始運(yùn)行。 首先應(yīng)對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如表 2.1 所示。 表 2.1 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序號(hào)序號(hào)變頻器參數(shù)變頻器參數(shù)出廠值出廠值設(shè)定值設(shè)定值功能說明功能說明 1P0304230380

24、 電動(dòng)機(jī)的額定電壓( 380V ) 2P03053.250.35 電動(dòng)機(jī)的額定電流( 0.35A ) 3P03070.750.06 電動(dòng)機(jī)的額定功率( 60W ) 4P031050.0050.00 電動(dòng)機(jī)的額定頻率( 50Hz ) 5P031101430 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速( 1430 r/min ) 6P100023 固定頻率設(shè)定 7P108000 電動(dòng)機(jī)的最小頻率( 0Hz ) 8P10825050.00 電動(dòng)機(jī)的最大頻率( 50Hz ) 9P11201010 斜坡上升時(shí)間( 10S ) 10P11211010 斜坡下降時(shí)間( 10S ) 11P070022 選擇命令源（ 由端子排輸入 ）

25、12P0701117 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命令） 13P07021217 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命令） 14P0703917 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命令） 15P10010.005.00 固定頻率 1 16P10025.0010.00 固定頻率 2 17P100310.0020.00 固定頻率 3 18P100415.0025.00 固定頻率 4 19P100520.0030.0 固定頻率 5 20P100625.0040.00 固定頻率 6 21P100730.0050.00 固定頻率 7 其中：在設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值；設(shè)

26、定 P0003=2 允許訪問擴(kuò)展參數(shù)；設(shè)定電機(jī)參數(shù)時(shí)先設(shè)定 P0010=1(快速調(diào)試),電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成 設(shè) P0010=0(準(zhǔn)備)。 根據(jù)系統(tǒng)分析，需要九個(gè)輸入量，輸出端由三-八通信線實(shí)現(xiàn) 其 I/O 分配如表 4.2 所示。 表 2.2 系統(tǒng)的 I/O 分配 序號(hào)序號(hào)PLCPLC 地址（地址（PLCPLC 端子）端子） 電氣符號(hào)電氣符號(hào) （面板端子）（面板端子） 功能說明功能說明 1I0.0 啟動(dòng)開關(guān)變頻器開始運(yùn)行 2I0.1 停止開關(guān)變頻器停止運(yùn)行 3I0.2 急停開關(guān)變頻器緊急停止 4I0.3 復(fù)位開關(guān)變頻器錯(cuò)誤復(fù)位 5I0.4 反轉(zhuǎn)開關(guān)變頻器反轉(zhuǎn)運(yùn)行 6I0.5 減速開關(guān)變頻器減速運(yùn)

27、行 7I0.6 加速開關(guān)變頻器加速運(yùn)行 8I0.7 全速開關(guān)變頻器全速運(yùn)行 9I1.0 歸零開關(guān)變頻器頻率歸零 變頻開環(huán)調(diào)速外部接線如圖 2.3 所示。 圖 2.3 變頻開環(huán)調(diào)速外部接線圖 2.3.22.3.2 數(shù)字量方式多段速控制數(shù)字量方式多段速控制 在 MM420 變頻器通過數(shù)字量的輸入 DIN1、DIN2、DIN3 不同的組合方式可實(shí) 現(xiàn)七種不同的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)多段速的控制。變頻器的參數(shù)設(shè)置如表 4.4 所示。 表 4.4 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序號(hào)序號(hào)變頻器參數(shù)變頻器參數(shù)出廠值出廠值設(shè)定值設(shè)定值功能說明功能說明 32P070022 選擇命令源（ 由端子排輸入 ） 33P0701117

28、固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命令） 34P07021217 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命令） 35P0703917 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命令） 36P10010.005.00 固定頻率 1 37P10025.0010.00 固定頻率 2 38P100310.0020.00 固定頻率 3 39P100415.0025.00 固定頻率 4 40P100520.0030.0 固定頻率 5 41P100625.0040.00 固定頻率 6 42P100730.0050.00 固定頻率 7 輸入輸出分配如表 2.5 所示。 表 2.5 系統(tǒng)的 I/O 分配 序號(hào)序號(hào)PL

29、CPLC 地址（地址（PLCPLC 端子）端子） 電氣符號(hào)電氣符號(hào) （面板端子）（面板端子） 1I0.0K1 2I0.1K2 3I0.2K3 4I0.3K4 5Q0.0DIN1 6Q0.1DIN2 7Q0.2DIN3 數(shù)字量方式多段速控制外部接線如圖 2.6 所示。 圖 4.6 外部接線圖 圖 2.6 數(shù)字量方式多段速控制外部接線圖 由圖 2.6 可知通過切斷開關(guān)的通斷來控制 PLC 輸出點(diǎn) Q0.0、Q0.1、Q0.2 的不同 組合來控制變頻器的不同的頻率。 2.3.32.3.3 PLCPLC、觸摸屏及變頻器通信控制、觸摸屏及變頻器通信控制 此部分主要是能夠在觸摸屏上進(jìn)行操作，通過通信方式對

30、 PLC 進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn) 電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。變頻器參數(shù)設(shè)置如表 4.7 所示 表 2.7 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序號(hào)序號(hào)變頻器參數(shù)變頻器參數(shù)出廠值出廠值設(shè)定值設(shè)定值功能說明功能說明 1P0304230380 電動(dòng)機(jī)的額定電壓( 380V ) 2P03053.250.35 電動(dòng)機(jī)的額定電流( 0.35A ) 3P03070.750.06 電動(dòng)機(jī)的額定功率( 60W ) 4P031050.0050.00 電動(dòng)機(jī)的額定頻率( 50Hz ) 5P031101430 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速( 1430 r/min ) 6P100023 固定頻率設(shè)定 7P108000 電動(dòng)機(jī)的最小頻率( 0Hz ) 8P108250

31、50.00 電動(dòng)機(jī)的最大頻率( 50Hz ) 9P11201010 斜坡上升時(shí)間( 10S ) 10P11211010 斜坡下降時(shí)間( 10S ) 11P070022 選擇命令源（ 由端子排輸入 ） 12P0701117 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命 令） 13P07021217 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命 令） 14P0703917 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇+ON 命 令） 觸摸屏及變頻器通信控制外部接線如圖 4.8 所示 圖 2-8 觸摸屏及變頻器通信控制外部接線圖 第三章 變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 3.13.1 編程軟件的介紹編程軟件的介紹 本系統(tǒng)采用的編程軟件是

32、 STEP7 MicroWIN,該編程軟件可以方便的在 Windows 環(huán)境下對 PLC 編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得 PLC 編程更加方便、快捷。 項(xiàng)目的組成 程序塊 程序塊由可執(zhí)行的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序(OB1)、可選的子程 序和中斷程序組成。代碼被編譯并下載到 PLC。 數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù)(變量存儲(chǔ)器的初始值)和注釋組成。數(shù)據(jù)被編譯并下載到 PLC。 系統(tǒng)塊 系統(tǒng)塊用來設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，例如存儲(chǔ)器的斷電保持范圍密碼 STOP 模式時(shí) PLC 的輸出狀態(tài)模擬量與數(shù)字量輸入濾波值脈沖捕捉位等，系統(tǒng)模塊中的信息需要 下載到 PLC。 符號(hào)表 符號(hào)表允許程序員用符號(hào)來代替存儲(chǔ)器的地址，

33、符號(hào)地址便于記憶，使程序更 容易理解。程序編譯下載到 PLC 時(shí)，所有符號(hào)地址被轉(zhuǎn)換為絕對地址，符號(hào)表中的 信息不會(huì)下載到 PLC。 狀態(tài)表 狀態(tài)表用來觀察程序執(zhí)行時(shí)指定的內(nèi)部變量的狀態(tài)，狀態(tài)表并不下載到 PLC， 僅僅是監(jiān)控用戶程序運(yùn)行情況的一種工具。 交叉引用表 交叉引用表列舉出程序中使用的各操作數(shù)在哪一個(gè)程序塊的哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)， 以及使用它們的指令助記符。還可以查看哪些內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被使用，是作為單位使 用還是作為字節(jié)使用。在運(yùn)行模式下編譯程序時(shí)，可以查看程序當(dāng)前正 在使用的跳變觸點(diǎn)的編號(hào)。交叉引用表并不下載到 PLC，程序編譯成功后才能 看到交叉引用表的內(nèi)容。在交叉引用表中雙擊某操作數(shù)

34、，可以顯示出包含該操作數(shù) 的那一部分程序。 3.23.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)變頻調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 基于 PLC 數(shù)字量方式多段速控制 程序分析 本系統(tǒng)主要是通過 I0.0 控制系統(tǒng)的啟動(dòng) I0.1、I0.2、I0.3 的通斷來控制輸出 Q0.0、Q0.1、0.2 的組合方式，經(jīng)過調(diào)試得到以下的控制結(jié)果，如表所示。 表表 3.13.1 系統(tǒng)輸出指令表系統(tǒng)輸出指令表 K1K2K3輸出頻率 OFFOFFOFFOFF ONOFFOFF固定頻率 1 OFFONOFF固定頻率 2 ONONOFF固定頻率 3 OFFOFFON固定頻率 4 ONOFFON固定頻率 5 OFFONON固定頻率 6 ONONO

35、N固定頻率 7 基于 PLC 通信方式變頻開環(huán)調(diào)速 程序分析 由上邊的程序可知在實(shí)現(xiàn)通信的過程中使用了 USS 指令如圖 5.2 所示。 圖圖 3.23.2 USSUSS 指令圖指令圖 USS_INIT 指令:被用于啟用和初始化或禁止 MicroMaster 驅(qū)動(dòng)器通訊。在使用 任何其他 USS 協(xié)議指令之前，必須先執(zhí)行 USS_INIT 指令，才能繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。 EN：輸入打開時(shí)，在每次掃描時(shí)執(zhí)行該指令。僅限為通訊狀態(tài)的每次改動(dòng)執(zhí)行 一次 USS_INIT 指令。使用邊緣檢測指令，以脈沖方式打開 EN 輸入。欲改動(dòng)初始化 參數(shù)，執(zhí)行一條新 USS_INIT 指令。 MODE（模式）:輸

36、入值 1 時(shí)將端口 0 分配給 USS 協(xié)議，并啟用該協(xié)議；輸入值 0 時(shí)將端口 0 分配給 PPI，并禁止 USS 協(xié)議。 BAUD（波特率）：將波特率設(shè)為 1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600 或。 ACTIVE（激活）表示激活的驅(qū)動(dòng)器。 按啟動(dòng)按扭 I0.0 變頻器啟動(dòng)，電機(jī)開始運(yùn)行。變頻器在運(yùn)行的時(shí)候按開關(guān) I0.6，變頻器提高運(yùn)行頻率電機(jī)轉(zhuǎn)速加快。按動(dòng)減速開關(guān) I0.5，變頻器降低運(yùn)行頻 率轉(zhuǎn)速降低。按動(dòng)反轉(zhuǎn)開關(guān) I0.4，變頻器先停止運(yùn)行，再反方向運(yùn)行。按停止開關(guān) I0.1，變頻器慣性停止。變頻器在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，按復(fù)位開關(guān) I0.3，清除錯(cuò)誤信號(hào)

37、， 變頻器重新運(yùn)行。 PLC 觸摸屏及變頻器通信控制 第四章 觸摸屏的設(shè)計(jì) 4.14.1 觸摸屏的介紹觸摸屏的介紹 隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們越來越多地談到觸摸屏，因?yàn)橛|摸屏作 為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然而且又適用于中國多媒 體信息查詢國情的輸入設(shè)備。觸摸屏具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于 交流等許多優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，只要用手指輕輕地指碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或 文字就能實(shí)現(xiàn)對主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)。觸摸屏在我國的應(yīng)用范 圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢，如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門的業(yè) 務(wù)查詢；城市街頭的信息查詢；此外還可廣泛應(yīng)用

38、于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指 揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。 從技術(shù)原理來區(qū)別觸摸屏，可分為五個(gè)基本種類：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、 電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。其 中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺(tái)。觸摸屏紅外屏價(jià)格低廉，但其外框易 碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下失真；電容屏設(shè)計(jì)理論好，但其圖象失真問題很 難得到根本解決；電阻屏的定位準(zhǔn)確，但其價(jià)格頗高，且怕刮易損。表面聲波觸摸 屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰抗暴，適于各種場合，缺憾是屏表面的水滴、 塵土?xí)褂|摸屏變的遲鈍，甚至不工作。 觸摸屏具有以下幾方面的特點(diǎn)： 操作簡便

39、:：只需手指清觸電腦屏幕上的有關(guān)部門按鈕，便可進(jìn)入信息世界， 有關(guān)信息可包括文字、動(dòng)畫、音樂、錄象、游戲等。 界面友好： 顧客無需了解電腦的專業(yè)知識(shí)、便可清楚明白電腦屏幕上的所 有信息、提示、指令，其界面適合各層次、各年齡的廣大客戶。 信息豐富：信息存儲(chǔ)量幾乎不受限制，任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，都可納入多媒 體系統(tǒng)，而且信息種類豐富，可以達(dá)到視聽皆備，多變的展示效果令人振奮。 響應(yīng)迅速：系統(tǒng)采用尖端技術(shù)，對大容量數(shù)據(jù)查詢，響應(yīng)速度也是一指即來， 不用費(fèi)神等待，真正達(dá)到“奔騰”的速度。 安全可靠:長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，對系統(tǒng)無任何影響，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，正常操作 不會(huì)出錯(cuò)、死機(jī)；維護(hù)容易,系統(tǒng)包括一個(gè)與演示系統(tǒng)

40、界面完全相同的管理維護(hù)系統(tǒng)， 可方便地對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行增、刪、改等管理操作。 擴(kuò)充性好具有良好的擴(kuò)充性，可隨時(shí)增加系統(tǒng)內(nèi)容和數(shù)據(jù)，并為今后的聯(lián)網(wǎng)、 多數(shù)據(jù)庫的操作等提供方便。 動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要，建立各種網(wǎng)絡(luò)連接，例如與電信營業(yè)網(wǎng)、電 信帳務(wù)網(wǎng)聯(lián)接，動(dòng)態(tài)查詢電話受理進(jìn)程及個(gè)人電話帳單，亦可與企業(yè)內(nèi)部 INTEANET、INTERNET 互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接。 目前國內(nèi)在觸摸技術(shù)發(fā)展方面主要是應(yīng)用在整機(jī)技術(shù)上。1996 年，太古公司推 出了擁有自主產(chǎn)權(quán)的觸摸查詢一體機(jī) KIOSK，成為國內(nèi)第一家、全球第 13 家 KIOSK 制造商。隨后觸摸產(chǎn)品廠商也紛紛推出了各自的觸摸查詢一體機(jī)，各自擁有 造型工

41、藝。 技術(shù)的發(fā)展也包括應(yīng)用軟件技術(shù)的成熟。觸摸查詢離不開觸摸查詢軟件，太古 公司開發(fā)出國內(nèi)第一個(gè)觸摸瀏覽軟件 TouchWeb，這使得國內(nèi)的觸摸行業(yè)不再僅僅 停留在搬箱子的角色上。而且隨著應(yīng)用軟件方面的進(jìn)步，相繼推出了公共信息查詢 系統(tǒng)和金融、郵政、城市信息港摸信息終端 KIOSK 應(yīng)用系統(tǒng)等，也使得觸摸產(chǎn)品的 應(yīng)用范圍從簡單的查詢擴(kuò)大到集查詢業(yè)務(wù)上網(wǎng)于一體，行業(yè)范圍從公共事業(yè)、政府 到事業(yè)單位、一般企業(yè)，甚至個(gè)人的掌上電腦，都是觸摸產(chǎn)品的天地。 在價(jià)格方面的進(jìn)步主要來自于觸摸屏技術(shù)和觸摸軟件的發(fā)展。由于目前各類屏 各具優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍、應(yīng)用規(guī)模俱受制約，用戶可能只考慮使用的方便及壽命， 生產(chǎn)

42、商們卻必須不斷推陳出新，將更高性能更低價(jià)格的產(chǎn)品供應(yīng)給用戶。新的技術(shù) 產(chǎn)生需要大量的積累，改造原有技術(shù)是目前的主流。就象紅外屏的新生一樣，聲波 屏的改進(jìn)已經(jīng)有了一個(gè)可喜景象，由于聲波屏能產(chǎn)生對壓力的感受，無形中增加了 控制手段，對屏功能的擴(kuò)展十分有利，應(yīng)用范圍因此大大拓展。成熟的軟件會(huì)使用 戶享受到兩種優(yōu)點(diǎn)：功能完善和低廉價(jià)格。隨著產(chǎn)品在各行業(yè)應(yīng)用市場的推進(jìn)，對 行業(yè)應(yīng)用的理解不斷強(qiáng)化，系統(tǒng)將越來越合體，而價(jià)格由于投入的遞減將下降。 4.24.2 MT500MT500 系列觸摸屏系列觸摸屏 MT500系列觸摸屏是專門面向PLC應(yīng)用的，它不同于一些簡單的儀表式或其它 的一些簡單的控制PLC的設(shè)備

43、，其功能非常強(qiáng)大，使用非常方便，非常適合現(xiàn)代工 業(yè)越來越龐大的工作量及功能的需求。日益成為現(xiàn)代工業(yè)必不可少的設(shè)備之一。 MT500系列觸摸屏繼承一般的人機(jī)所擁有的功能： 指示燈(PLC I/O顯示、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)顯示、多段指示燈等) 開關(guān) (位狀態(tài)型開關(guān)、多段開關(guān)、切換窗口開關(guān)等) 各種動(dòng)態(tài)圖表 (棒圖、儀表、移動(dòng)元件、趨勢圖等) 數(shù)據(jù)顯示 (數(shù)值顯示、ASCII顯示、文字顯示等) 數(shù)據(jù)輸入 (數(shù)值輸入、ASCII輸入、文字輸入等) 異常報(bào)警 (報(bào)警顯示、跑馬燈顯示、事件顯示等) 靜態(tài)顯示 (直線、圓、矩形、文字等) MT500系列還提供了許多如下特有的功能： 可以同時(shí)開啟6個(gè)彈出窗口。 可以擁有和

44、WINDOWS系列操作系統(tǒng)一樣的任務(wù)欄和快選窗口工作按鈕。 利用工作按鈕可以呼叫快選窗口，可在快選窗口放置要經(jīng)常顯示的元件或直 接切換窗口的開關(guān)。也可定義其它窗口(窗口101999均可)為快選窗口，然后利用切 換快選窗口功能鍵來切換快選窗口。 可在彈出窗口中放置窗口控制功能鍵，使彈出窗口可以最小(大)化，及任意 移動(dòng)窗口。 新增留言板功能，可更改筆的粗細(xì)，顏色，并可使用橡皮擦功能等。 方便易用而又強(qiáng)大的在線模擬和離線模擬功能，使繁雜的程序設(shè)計(jì)變的輕松 有效，并可節(jié)約大量的工程調(diào)試時(shí)間。 256色顯示方式使觸摸屏的表達(dá)更加豐富多彩，效果勝人一籌。 方便快捷的主從連接方式使多臺(tái)觸摸屏的互連通信簡單

45、易行，穩(wěn)定可靠而又 效率出眾。 強(qiáng)大的32位RISC處理器的應(yīng)用使MT500擁有更快的處理速度。 和絕大多數(shù)主流PLC的直接連接使MT500擁有更廣闊的市場和應(yīng)用。 簡但單易用而又功能強(qiáng)大的EasyBuilder500組態(tài)軟件使用戶能以最快的速度 掌握其設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)出一流的作品。 4.34.3 觸摸屏的觸摸屏的設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程 4.3.14.3.1 計(jì)算機(jī)和觸摸屏的通信計(jì)算機(jī)和觸摸屏的通信 觸摸屏、計(jì)算機(jī)及 PLC 通信 本系統(tǒng)采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)，需要對其參數(shù)的設(shè)置，如圖 4.1 所示。 圖 4.1 系統(tǒng)通信圖 由圖6.1可知，MT500上的PCRS-232口連接到計(jì)算機(jī)，由于PC

46、RS-232和 PLCRS-485共用一個(gè)COM口，在調(diào)試過程中使用MT5_PC電纜連接線，該連接線把 共用的COM口分成兩個(gè)獨(dú)立的COM口使用.。MT500上的PCRS-485或PLCRS-232 口可連接到PLC，同時(shí)要確保指撥開關(guān)全撥到“OFF”位置。 參數(shù)設(shè)置 本系統(tǒng)觸摸屏軟件選用的MT500，應(yīng)需對軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。其參數(shù)設(shè)置如圖6.2 所示 圖4.2 觸摸屏參數(shù)設(shè)置框圖 由圖4.2可知參數(shù)設(shè)置如下： 通信口選擇：通信口是指計(jì)算機(jī)和觸摸屏相連接的計(jì)算機(jī)的串口。本系統(tǒng)選擇 COM1。 通信口速率選擇：在下載或上傳時(shí)決定計(jì)算機(jī)和觸摸屏之間的數(shù)據(jù)傳輸速率， 本系統(tǒng)選擇bps。其它參數(shù)設(shè)置為

47、默認(rèn)。 4.3.24.3.2 窗口界面的設(shè)計(jì)窗口界面的設(shè)計(jì) 窗口屬性的設(shè)置 在創(chuàng)建窗口前首先對窗口屬性進(jìn)行設(shè)置，本系統(tǒng)的如圖 6.3 所示。 圖 4.3 窗口屬性的設(shè)置 由圖 4.3 可知本系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為： 窗口名稱：變頻電機(jī)調(diào)速 窗口編號(hào)：10 大小：寬度 640，高度 480 安全等級(jí)：Lowest 背景 顏色 黑，模板樣式 黑，模板顏色 藍(lán) 彈出窗口類型：跟隨 登陸界面 本系統(tǒng)的登陸界面設(shè)置如圖 4.4 所示。 圖 4.4 登陸界面圖 在登陸界面中點(diǎn)擊“三相交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”可進(jìn)入主界面。 主界面 在主界面中設(shè)置了系統(tǒng)介紹、幫助、返回一系列功能鍵，便于對系統(tǒng)的操作。 主界面設(shè)置

48、如圖 4.5 所示。 圖 4.5 主界面 由圖 4.5 可知主界面由三部分組成：運(yùn)行界面、幫助界面、系統(tǒng)介紹界面。其 具體設(shè)置如下： 運(yùn)行界面 運(yùn)行界面如圖 4.6 所示。 圖 4.6 運(yùn)行界面圖 此界面是系統(tǒng)的核心部分，可通過此界面能夠?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及速度控制 的要求。在觸摸屏上點(diǎn)擊啟動(dòng)按鍵，變頻器開始啟動(dòng)運(yùn)行。點(diǎn)擊加速按鍵，變頻器 開始加速運(yùn)行。點(diǎn)擊減速按鍵，變頻器開始減速運(yùn)行。點(diǎn)擊停止按鍵，變頻器停止 運(yùn)行。 在運(yùn)行界面中需要對元件進(jìn)行地址的設(shè)置，以便實(shí)現(xiàn) PLC 與觸摸屏的通信， 其地址參數(shù)設(shè)置如圖 4.7 所示。 圖 4.7 功能鍵的地址分配圖 系統(tǒng)介紹界面 系統(tǒng)介紹界面如圖 4

49、.8 所示。 圖 4.8 系統(tǒng)介紹圖 幫助界面如圖 4.9 所示。 圖 4.9 幫助界面圖 在每個(gè)界面中都設(shè)置返回鍵以便回到控制界面。 4.3.34.3.3 觸摸屏工程的下載觸摸屏工程的下載 設(shè)計(jì)好變頻調(diào)速系統(tǒng)的界面以后，經(jīng)過編譯對系統(tǒng)進(jìn)行下載，如圖 4.10 所示。 下載完畢以后將觸摸屏重新復(fù)位，切換到變頻調(diào)速系統(tǒng)的登陸界面。整個(gè)變頻調(diào)速 系統(tǒng)就可以在觸摸屏上運(yùn)行了。 圖 4.10 觸摸屏下載圖 第五章 PLC 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 5.15.1 變頻器的干擾變頻器的干擾源源 在變頻器的輸入輸出電路中，除較低次的諧波成分外，還有許多頻率很高的諧 波電流，這些電流除了增加輸入側(cè)的無功功率，降低功率

50、因數(shù)以外，還將以各種方 式把自己的能量傳播出去，形成對其他設(shè)備的干擾信號(hào)，嚴(yán)重的甚至使某些設(shè)備無 法正常工作。 變頻器干擾其他設(shè)備的根本原因是因?yàn)檩斎牒洼敵鲭娏髦芯哂懈叽沃C波成分。 變頻器的輸入電流中具有很大的高次諧波成分，這些高次諧波電流除了影響功率因 數(shù)外，也可能對其他設(shè)備進(jìn)行干擾。由于絕大多數(shù)逆變橋都采用 SPWM 調(diào)制方式， 其輸出電壓為輸出占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形波。又由于電動(dòng)機(jī)定子繞組的 電感性質(zhì)，其定子電流十分接近正弦波，但其中與載波頻率相等的諧波分量仍較大。 5.25.2 干擾信號(hào)的傳播方式干擾信號(hào)的傳播方式 電路傳導(dǎo)方式 通過電源網(wǎng)絡(luò)傳播。這時(shí)變頻器輸入電流干擾信號(hào)的主

51、要傳播方式。 通過漏電流傳播。這是變頻器輸出側(cè)干擾信號(hào)的主要傳播方式。 感應(yīng)耦合方式 電磁感應(yīng)方式。這是電流干擾信號(hào)的主要傳播方式。由于變頻器的輸入電流 與輸出電流中的高頻成分要產(chǎn)生高頻磁場，該磁場的高頻磁力線穿過其他設(shè)備的控 制線路而產(chǎn)生感應(yīng)干擾電源。 靜電感應(yīng)方式。這是電壓干擾信號(hào)的主要傳播方式。是變頻器輸出的高頻電 壓波通過線路的分布電容傳播給主電路。 空中輻射方式 頻率很高的諧波分量具有向空中輻射電磁波的能力，從而多其他設(shè)備形成干擾。 5.35.3 主要抗干擾措施主要抗干擾措施 5.3.15.3.1 電源抗干擾措施電源抗干擾措施 在 PLC 控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串

52、入 PLC 控制系統(tǒng)主 要通過 PLC 系統(tǒng)的供電電源（如 CPU 電源、I/O 電源等）、變送器供電電源與 PLC 系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在，對于 PLC 系統(tǒng)供 電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和 PLC 系統(tǒng)有 直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措 施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電 源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇 分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少 PLC 系統(tǒng)的干擾。此外，為保證

53、電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，可采用在線式不間斷供電電源供 電，提高供電的安全可靠性。并且 UPS 還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種 PLC 控制系統(tǒng)的理想電源。 5.3.25.3.2 硬件濾波及軟件抗干擾措施硬件濾波及軟件抗干擾措施 信號(hào)在接入計(jì)算機(jī)前，在信號(hào)線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號(hào)兩 極間加裝濾波器可減少差模干擾。由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除迎接干擾影 響是不可能的，因此在 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí)，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗 干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣， 可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位 漂移；