劉麗芳，孟志剛

（開(kāi)封大學(xué)電子電氣工程學(xué)院，河南開(kāi)封，475004）

基于PLC、變頻器和觸摸屏實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四段調(diào)速

劉麗芳，孟志剛

（開(kāi)封大學(xué)電子電氣工程學(xué)院，河南開(kāi)封，475004）

本文介紹了應(yīng)用s7-200PLC、MM420變頻器和西門(mén)子SMART LINE觸摸屏，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的四段調(diào)速的本地和遠(yuǎn)程控制方案，與傳統(tǒng)的直流調(diào)速相比，該方案更加靈活、方便和可靠。

調(diào)速系統(tǒng)；PLC；變頻器；觸摸屏；組態(tài)

隨著電力電子技術(shù)以及電氣控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，交流變頻器在電力拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)PLC、變頻器、觸摸屏三者的結(jié)合控制電機(jī)的多段調(diào)速越來(lái)越受到電氣人員的青睞。

1　基于PLC、變頻器和觸摸屏實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四段調(diào)速控制要求

本設(shè)計(jì)有本地和遠(yuǎn)程兩種不同控制方式，本地控制：按下啟動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)以10Hz的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；6s后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為30Hz的頻率運(yùn)行，又10s后電機(jī)轉(zhuǎn)為40Hz的頻率運(yùn)行；再15s后轉(zhuǎn)為50Hz頻率運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)以50Hz頻率運(yùn)行1min完成一次動(dòng)作，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，運(yùn)行過(guò)程中按下停止按鈕SB2電動(dòng)機(jī)結(jié)束本次循環(huán)后停止運(yùn)行，并通過(guò)觸摸屏顯示運(yùn)行狀態(tài)；遠(yuǎn)程控制：通過(guò)觸摸屏控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止，同時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行段速。

2　交流電機(jī)四段調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1可編程控制器的選擇

圖1　電機(jī)四段調(diào)速系統(tǒng)的接線(xiàn)圖

本設(shè)計(jì)中采用S7-200系列PLC，它是SIEMENS公司推出的一種整體式的小型機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，擴(kuò)展性良好， 價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為各種小型控制工程的理想控制器。主機(jī)單元采用CPU224XP，有14個(gè)輸入端，10個(gè)輸出端，可連7個(gè)擴(kuò)展模塊。

2.2可編程控制器I/O口分配

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)需要三個(gè)輸入端， 分別為啟動(dòng)、停止、本地/遠(yuǎn)程按鈕，三個(gè)輸出端分別控制變頻器的三個(gè)數(shù)字輸入端。CPU224的端口可以滿(mǎn)足要求。

表1　輸入/輸出地址分配表

2.3交流電機(jī)四段調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件接線(xiàn)圖

電機(jī)的四段調(diào)速是基于s7-200PLC、MM420變頻器和西門(mén)子SMART LINE 觸摸屏實(shí)現(xiàn)的。其接線(xiàn)圖如下：

2.4梯形圖的設(shè)計(jì)

由于本程序網(wǎng)絡(luò)較多，采用了子程序嵌套的方式。此程序共有一個(gè)主程序三個(gè)子程序。

（a）主程序語(yǔ)句表

圖2　電機(jī)四段調(diào)速主程序

（b）子程序2—遠(yuǎn)程控制

圖3　遠(yuǎn)程控制

（c） 子程序3—順序控制

圖4　順序控制

本地控制與遠(yuǎn)程控制相似，只需將M2.0、M2.1改為I0.0、I0.1即可。 將程序編譯并下載至PLC。

3　西門(mén)子MM420變頻器參數(shù)設(shè)置

3.1變頻器

變頻器是把工頻為50HZ或60HZ的電源變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速運(yùn)行的電氣設(shè)備。

3.2電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)按照工作電源分為：直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)又分為單相和三相；直流電機(jī)又分為有刷和無(wú)刷兩種。本設(shè)計(jì)中被控對(duì)象為WDJ16-1型三相交流電機(jī)。

3.3變頻器設(shè)定參數(shù)

表2　MM420變頻器參數(shù)設(shè)定表

根據(jù)被控對(duì)象的額定值及要求，MM420變頻器參數(shù)設(shè)定如表2所示

參數(shù)設(shè)定前一般設(shè)定P0010=30，P0970=1恢復(fù)出廠(chǎng)設(shè)置；然后設(shè)定P0003=2，P0010=1，對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行快速設(shè)置，設(shè)置完成后修改P0010為0，對(duì)P0701～P0703設(shè)定。

4　西門(mén)子觸摸屏畫(huà)面的組態(tài)

本設(shè)計(jì)中采用西門(mén)子SMART LINE觸摸屏，它是操作人員與機(jī)器之間的一個(gè)橋梁。本設(shè)計(jì)中用SIMATIC Win Cc flexible 2008軟件組態(tài)畫(huà)面。

（1）打開(kāi)Win Cc flexible 2008新建一個(gè)Smart 700項(xiàng)目，建立連接建立連接—SIMATIC S7 200，網(wǎng)絡(luò)配置文選擇MPI，其他參數(shù)不變。

（2）設(shè)置變量

（3）組態(tài)畫(huà)面

將程序編譯并下載至觸摸屏，觸摸屏與PLC之間通訊連接。

5　小結(jié)

本系統(tǒng)為一小型四段變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，且能對(duì)電機(jī)運(yùn)行頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，多段調(diào)速系統(tǒng)是PLC、變頻器與觸摸屏三者結(jié)合的典型，將會(huì)被廣泛應(yīng)用。

［1］廖常初. S7-200PLC編程及應(yīng)用［M］.常北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

［2］西門(mén)子公司.S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)［M］.2007

［3］西門(mén)子SMART700_觸摸屏的使用說(shuō)明書(shū)［Z］，2008

［4］西門(mén)子公司. Micro Master 420入門(mén)指南［Z］，2013

The realization of four sections of the motor speed based on PLC，inverter and touch screen

Liu Lifang，Meng Zhigang
（School of electrical and electronic engineeringkaifeng university，Kaifeng Henan，475004）

The realization of two plans to control four sections of the motor speed Based on the application of s7-200PLC、MM420 Inverter and Siemens SMART LINE Touch Screen is introduced. The local and remote plans are more flexible，convenient and reliable than the traditional DC speed.

speed regulating system；PLC；Inverter；touch screen；Configuration

TP

A

劉麗芳（1983-），女，河南濮陽(yáng)人，碩士研究生。研究方向：電氣自動(dòng)化。