肖寶興

【摘要】調(diào)節(jié)器除了具有調(diào)節(jié)功能還兼有比例放大以及比例積分放大功能，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)最初的信號(hào)源來自調(diào)節(jié)器，本身就是運(yùn)算放大器，可形成開環(huán)與閉環(huán)兩種結(jié)構(gòu)形式。以調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)作為調(diào)速系統(tǒng)的輸入信號(hào)，發(fā)給可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC），經(jīng)過模擬量處理功能邏輯處理后再發(fā)送到變頻器模擬量輸入端，變頻器的輸出端接交流電動(dòng)機(jī)，由變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑地調(diào)速，與此同時(shí)，觸摸屏負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度及其變化。

【關(guān)鍵詞】調(diào)節(jié)器;PLC;變頻器;觸摸屏;調(diào)速

一、調(diào)節(jié)器

調(diào)節(jié)器基本器件是運(yùn)算放大器，自身的輸入信號(hào)由可調(diào)直流電源提供，控制電路可形成比例放大器以及比例積分放大器。前者只將當(dāng)前信號(hào)放大，放大倍數(shù)由電阻比值決定，與歷史積累無關(guān);后者可降低信號(hào)響應(yīng)速度并與歷史積累有關(guān)，積分效果由反饋回路中電容值決定。如不需要放大或積分，可將反饋回路短路，使輸出信號(hào)與輸入信號(hào)成為1：1，也即開環(huán)控制。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)送到PLC的模擬量輸入端口。控制電路中還包括測(cè)速反饋環(huán)節(jié)，與給定信號(hào)共同作用到輸入端，給定與反饋比較環(huán)節(jié)也稱為封鎖環(huán)節(jié)，當(dāng)反饋大于給定時(shí)會(huì)使調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)降為最低。

二、可編程序邏輯控制器（PLC）

可編程序邏輯控制器從最早的只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)字量邏輯控制到現(xiàn)在的模擬量控制、聯(lián)網(wǎng)通信等，目前仍然處在控制系統(tǒng)中的核心位置，用戶為其編寫程序使之實(shí)現(xiàn)各種過程控制、運(yùn)動(dòng)控制。

本題中要實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)的控制以及觸摸屏與PLC聯(lián)網(wǎng)控制，PLC選用西門子$7-200CPU226型機(jī)，其主機(jī)對(duì)外數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)為40個(gè)，還要加上一塊模擬量擴(kuò)展模塊EM235，此模塊可提供4個(gè)模擬量輸入點(diǎn)、1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，主機(jī)與擴(kuò)展模塊之間用自身的通信口及電纜即可實(shí)現(xiàn)連接。模擬量輸出為變頻器模擬量輸入提供信號(hào)，經(jīng)過邏輯運(yùn)算以及PID處理過的模擬量變成電壓信號(hào)送到變頻器，此量值還要送到數(shù)據(jù)變量寄存器V，為觸摸屏提供信號(hào)。

模擬量經(jīng)過PID處理后的輸出信號(hào)特別適合用于空調(diào)、溫度調(diào)節(jié)以及壓力調(diào)節(jié)等場(chǎng)合。

三、變頻器

變頻器的作用是拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速運(yùn)行，影響速度的三要素是電動(dòng)機(jī)定子繞組極對(duì)數(shù)（p）、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子速度間的轉(zhuǎn)差率（s）、供電電源頻率（f），其中改變頻率為最佳的調(diào)速方式。使用變頻器首先要將對(duì)外線路接好，然后選擇控制方式，再有就是設(shè)置參數(shù)。本題選擇外控模擬量輸入方式，輸入信號(hào)由PLC提供。

四、觸摸屏

西門子觸摸屏面板TPl77A不管是加工自動(dòng)化、過程自動(dòng)化或樓宇自動(dòng)化，都有著廣泛的應(yīng)用，TPl77A通過RS 422/485（IF 1B）接口與西門子S7-200PLC連接。

TPl77A觸摸屏應(yīng)用軟件WinCC flexible用于組態(tài)用戶界面以操作和監(jiān)視生產(chǎn)設(shè)備。在工藝過程日趨復(fù)雜、對(duì)機(jī)器和設(shè)備功能的要求不斷增加的環(huán)境中，操作員希望獲得最大的透明性，人機(jī)界面（HMI）提供了這種透明性。在應(yīng)用軟件WinCC flexible上組態(tài)電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行畫面。

（一）建立項(xiàng)目

雙擊桌面WinCCflexible的圖標(biāo)，創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目，如果是打開一個(gè)已有的也要從此進(jìn)入。

（二）設(shè)備選擇

選擇設(shè)備時(shí)要選擇觸摸屏型號(hào)，本題需使用TPl77A型，點(diǎn)擊后進(jìn)入下一個(gè)界面。

（三）組態(tài)制作

在此可完成畫面的制作、實(shí)現(xiàn)觸摸屏與核心控制器件PLC之間的通信連接、建立畫面上可動(dòng)圖素與PLC變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系等。可建立與選擇畫面，進(jìn)行變量的設(shè)置，還可進(jìn)行連接的設(shè)置，也就是設(shè)置觸摸屏與PLC之間進(jìn)行信號(hào)往來所需參數(shù)及設(shè)備選擇等。

（四）可變數(shù)據(jù)的制作

像日期、溫度、速度等值在實(shí)際工程中總是變化著的，本題的速度值也是在不斷變化著的，在觸摸屏上顯示這樣的變量就要依靠PLC的數(shù)據(jù)變量寄存器V，V中的數(shù)據(jù)變化，觸摸屏上顯示的數(shù)據(jù)也跟著同步變化。顯示的數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的，電動(dòng)機(jī)速度變化時(shí)這里會(huì)出現(xiàn)可變數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊工具欄中“I/O域”，將光標(biāo)拖到工作區(qū)的某個(gè)位置放下，然后雙擊此圖標(biāo)就會(huì)出現(xiàn)屬性欄，字體大小、顏色、數(shù)據(jù)位數(shù)、進(jìn)制等都可設(shè)置，需連接字型V，比如VWIO。

（五）棒圖的生成與組態(tài)

觸摸屏界面設(shè)計(jì)除了窗口顯示實(shí)時(shí)速度值，還要有變化過程的浮動(dòng)標(biāo)，在此稱為棒圖。在工具欄中找到棒圖點(diǎn)擊后出現(xiàn)屬性設(shè)置欄，在此可設(shè)置最高速度值位、最低位、顯示顏色、背景顏色、與PLC連接的變量、升降移動(dòng)方向、是否需要刻度、刻度量程等。

（六）通信下載

先保證PLC中有下載的程序。0口用來與電腦連接通信，1口可留作與觸摸屏通信用，PLC與觸摸屏的通信波特率要一致。

觸摸屏與電腦的通信，觸摸屏上電后出現(xiàn)對(duì)話框，按下Transfer鍵，使觸摸屏處于等待傳送模式。用PPI通信電纜，點(diǎn)“傳送”后相關(guān)設(shè)置就送到觸摸屏中，然后拔下PPI電纜換成網(wǎng)絡(luò)電纜，將觸摸屏與PLC連接好，通上電兩者就可進(jìn)行信號(hào)往來，實(shí)現(xiàn)控制了。