2022年PLC-变频器电机控制实验台的设计与实验项目的开发.docx

PLC- 变频器电机掌握试验台的设计与试验工程的开发- 设计论文PLC- 变频器电机掌握试验台的设计与试验工程的开发王晓红，李欣（哈尔滨工程高校工程训练中心，黑龙江哈尔滨150001 ）摘要：介绍了 PLC-变频器试验台的硬件组成、软件实现的功能，并结合试验台开发了新的试验工程，通过试验工程的实施，将当今在自动掌握领域广泛 应用的 PLC、变频器及触摸屏技术引入教案，提高同学工程素养，培育同学创新精神；关键词 ： S7-200 PLC ；变频器；触摸屏中图分类号： G642.0 文献标志码： A 文章编号： 1674-9324（2021 ） 37- 0241-02基金工程： 2021 年校级教改工程 PLC 掌握试验台的改造及试验工程的开发作者简介：王晓红（ 1969- ），女，汉族，黑龙江人，硕士，老师，高级工程师，讨论方向：电气工程；在当今自动化掌握领域， PLC、变频器、触摸屏技术的综合应用相当广泛， PLC 具有功能强、牢靠性高等一系列优点；变频器节能、高效、有利于提高经济效益；触摸屏逐步取代过去设备的操作面板和指示外表，成为应用越来越广 泛的人机界面（ HMI ）；通过将这三种掌握技术引入到试验教案中，使同学在校期间就能把握当今自动化掌握领域的流行技术，从而培育满意社会需要的高 素养的工程技术人才；一、PLC-变频器试验台实现的功能试验台掌握系统采纳西门子的 SMARTLINE 700 触摸屏、 S7-224PLC 及SINAMICSV20 变频器，可通过触摸屏和外部按钮两种冗余方式掌握沟通电动机的运行，功能详细如下：通过触摸屏掌握沟通电动机的运行状态，在线设置电机的运行速度， 可同时 设置三段运行速 度；变频调 速速度 上限设为50Hz ，超过此设定范畴，触摸屏显示报警信息；触摸屏能实时显示沟通电动机的运行速度曲线；在触摸屏失效的情形下，可通过试验台面板上的起停按钮掌握沟通电动机的运行；二、PLC-变频器试验台硬件设计试验台硬件主要包括 S7-224PLC、SINAMICSV20变频器、 SMART LINE 700触摸屏、直流稳压电源，电气原理图如图1 所示；直流稳压电源为触摸屏、PLC 供应 24V 直流电源； PLC 的输入端子 I0.0 接变频器的 DO2 输出端子作为上电指示； PLC 的 Q0.0 接中间继电器 K1 ，K1 的常开触点接变频器的 DI1 端子用于沟通电机的起停掌握；PLC 的 Q1 、Q0.2 、Q3分别接中间继电器K2、K3 、K4 ，K2 、K3 、K4 的常开触点接变频器的 DI2 、DI3 、DI4 端子用于进行沟通电机的多段速度掌握；PLC 的 I0.2 、I0.3分别接手动按钮SB1 、SB2，实现沟通电动机起停的手动掌握；三、PLC-变频器试验台软件设计试验台软件设计包括触摸屏监控界面的设计和PLC 掌握软件的设计两部分，触摸屏监控界面的设计在西门子的WinCCflexible组态软件中完成； PLC 掌握系统的 设计 采纳 西门 子的 STEP7-Micro/WIN32编程 软件； WinCC flexible组态软件和 STEP7-Micro/WIN32编程软件都是基于Windows的应用软件，掌握软件设计完成后，通过专用电缆分别与触摸屏、PLC 连接通信， 然后将程序下载到触摸屏、 PLC 中；（一）触摸屏界面的设计触摸屏是 PLC-变频器试验台的人机界面，实现对沟通电动机的实时掌握， 包括起停掌握、运行速度设置；速度越界报警显示；实时显示沟通电动机运行速度曲线及运行时间；可依据需要设计敏捷多变的组态界面，PLC- 变频器试验台人机界面组态包括启动界面、主界面和PLC- 变频器试验台介绍界面3 个画面，触摸屏开启后，第一进入启动界面，在启动界面上可挑选进入主界面和实验台介绍界面；主界面的设计；主界面是PLC- 变频器试验台的掌握、画面及数据显示平台，试验台全部的掌握、实时数据和画面显示都在主界面中实现， 主界面设计如图 2 显示；在主界面中，通过按钮对沟通电机进行起停掌握，可同时设定 3 个运行速度及每个速度所运行的时间，全部速度均以频率的方式表示，最高上限频率为 50Hz ，运行曲线实时绘出沟通电机的运行速度，并在实际值中显示现在的运行速度；左下角的方形按钮为手动掌握与触摸屏掌握方式的切换按钮；-P变LC频器试验台介绍界面；在主界面中点击“试验台介绍”进入此界面，介绍试验台所能实现的功能，对该设备的操作进行说明；（二）触摸屏与 PLC 之间的通信建立触摸屏人机界面设计组态软件WinCCflexible采纳图形化的编程手法， WinCCflexible与 S7-224PLC 之间通信步骤设计如下：设备连接；利用专用通信 电缆 将触 摸屏的通 信 端口 与 S7-200串 行端 口连 接， 在 Wincc flexible“设备工具箱”中添加“通用串口设备”，双击可修改设备属性，波特率为 9600 ；触摸屏设备地址为 1 ，PLC 设备地址为2；定义变量；变量是PLC 与触摸屏之间传递信息的媒介，在工作台窗口中挑选“变量”，通过“新增变量”来添加变量，也可以在监控画面中通过双击指示灯、按钮等元件，弹 出属性窗口，挑选“动画连接”的方式实现在完成动画连接的同时定义数据库 变量；这些变量与PLC 的输入输出及内部变量一一对应，在触摸屏界面上的所有操作转变它的内部变量，通过变量将信息传递到PLC，实现触摸屏对沟通电机运行的真正监控；（三） PLC 掌握程序设计编写 PLC 掌握程序第一要确定 PLC 的输入、输出量并进行地址安排，本试验台 PLC 通过三个中间继电器实现变频器多段转速掌握，Q0.0 Q0.3分别用于掌握电动机的起动/ 停止、三段速度转换，I0.0安排给变频器上电显示； I0.1 、I0.2连接手动起、停按钮； PLC 掌握系统的编程采纳模块化编程方法， 主要包括主控模块、初始化模块、变频器掌握模块、手动掌握模块；四、PLC变频器电机掌握试验台试验工程的开发结合 PLC变频器电机掌握试验台开发了相关的试验工程，依据试验工程的要求，同学自拟试验方案，独立完成试验的全过程，撰写试验报告；（一）触摸屏 PLC 组态界面的设计同学第一要熟识 WinCCflexible组态软件的编程环境；然后以试验台的触摸屏组态程序为范例，学习组态软件的编程方法；最终要求同学自己设计掌握 画面，在同学进行掌握画面的设计过程中，培育了同学自主设计、创新的能力；（二） PLC变频器沟通电机掌握程序的设计同学第一要学会STEP7- Micro/WIN32软件编程的使用，懂得变频器的工作原理；清晰触摸屏、手动按钮两种方式掌握沟通电机运行的工作流程；最终要求同学编写PLC 掌握程序；通过本试验的完成使同学明白PLC 的工作原理，把握 PLC 的编程、调试方法；五、终止语触摸屏、 PLC 及变频器是当今掌握领域中应用广泛的技术，通过开发新的试验设备，设计新的试验工程，将这些应用技术引入试验教案中，使同学把握简洁的掌握系统的设计方法，培育同学分析、解决问题的才能，自主学习的才能，工程技术应用与创新的才能；参考文献：1 金英姬 .基于 PLC 与触摸屏实现液压教案试验台掌握系统的讨论J.教案与治理， 2021 ，4（29 ）.2 郭西进，任良才等 .PLC 综合实训平台的设计与实现J.试验室讨论与探索， 2021 ，6（30 ）.3 李宁.基于小型 PLC 和 MCGS 触摸屏的变频调速系统设计 J. 轻工科技， 2021 ， 10 （ 191 ）.4 马艳.基于 S7-200和触摸屏的电梯掌握试验工程的分层设计J.试验室研究与探究， 2021 ，8（27 ）.