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本文介绍了触摸屏结合PLC在变频节能系统中的应用 CONTROL ENGINEERING China版权所有,并对该系统中的触摸屏页面设计和PLC的原理及作用进行了分析。
1、引言
近几年,随着微电脑技术的不断进步,人们对自动化控制系统要求越来越高,采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、保证工程及产品质量、加快施工速度、提高劳动生产率和降低生产建设成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势,因为PLC本身有着运算速度高、指令丰富、功能强大、性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点,而触摸屏(人机介面)在工艺参数较多需要人机交互时使用又使整个自动化控制系统的功能得到很大的加强。
通过触摸屏和PLC结合使用,可以在触摸屏中直接设定目标值(压力及温度等),通过PLC与实际值(传感器的测量值)进行比较运算,直接向变频节能系统发出运算指令(模拟信号),调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控系统实际值的大小及变频器内的多个参数,实
图1
2、系统主要硬件组成
系统硬件由可编程控制器(含数字量输入/输出模块、模拟量输入模块)、触摸屏一台、变频器、传感器及若干电器元件组成。各部分说明如下:
(1) PLC:选用SIEMENS公司的S7-200系列CPU224(配数字量输入/输出模块、模拟量输入模块)。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器的动作,同时与触摸屏进行实时通讯,为触摸屏的显示提供数据,并对于触摸屏发出的信息进行处理等。
(2) 触摸屏采用SIEMENS公司MP370。实现人机对话,与PLC系统进行数据传送和交换,将设定参数写入PLC,也可将PLC、传感器及变频器内部参数读入触摸屏,实现了模拟量、数字量的实时监控,目标值的设定以及报警记录等。
(3) 变频器:采用SIEMENS公司440系列,通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部参数
近些年来,随着我国的电力、电器行业的迅猛发展,对材料提出了新的技术要求,带动了铜加工行业的加工工艺的进步。我们参与完成了铜加工设备中名为“无氧铜杆连铸机组”的关键设备的电控系统的开发生产。 所谓的无氧铜连铸,是先将铜在400KW的中频加热炉中融化,铜水表面始终覆盖着一层木炭粉,将铜水与氧气隔绝,而后在冷却水套中结晶成铜杆,通过牵引实现连续铸造。这样工艺生产出的铜材导电性能好,线路损耗低,已经受到的认可。 电控系统负责完成铜杆从上引连铸 、牵引、卷绕成盘的流水线的整个生产过程的控制。其中伺服电机带动减速机和及其他机械结构将铜杆向上牵引,实现连续铸造;再由变频器带动机械对铸造好的铜杆实现牵引、卷绕、完成盘状包装。 由于这种冶炼设备都连续24小时不间断运行,一般日产20吨Φ8mm铜杆,产量大,产值高,所以对机组的性要求也很高。设备一旦由于故障而停机,为了避免炉中的铜水冷却凝固后与炉子结为一体,要通电保温,光的电费损失就高达500人民币。由于停机造成大量的废铜也是一大笔损失。同时,该种设备的工作环境却相当恶劣:现场环境温度高,距离中频加热炉旁2米的环境温度还要达到5
1. 铜杆上引部分。
2. 铜杆牵引卷绕成盘部分。 以下对于各部分的控制要求与电气系统组成予以分别的说明。
一:铜杆上引部分: 上引系统硬件构成及控制框图: 1# 上引机构组成 2# 上引机构组成 富士可编程控制器 SPB 交流伺服系统 富士触摸屏 UG20 富士可编程控制器 SPB 交流伺服系统 机械部分 富士触摸屏 UG20 机械部分 上引部分由如上控制框图所示的两套立的机构组成,通过触摸屏设置上引的位置控制量、上引的速度,以及作为整个系统故障及运行数据、状态显示。通过可编程控制器完成速度与牵引距离的浮点数算法,然后通过PLS1这条脉冲输出指令完成上引的控制过程。上引节距的控制精度为0.01mm, 速度可达到3m/min。由于SPB系列的PLC具有100kHz的输出频率,很轻松地控制伺服电机实现高速、高频的运行与停止,保了上引的速度与精度。
二:铜杆牵引与卷绕部分: 这部分负责将连续铸造出来的12根铜杆,通过12个变频器牵引
1.铜杆牵引部分: 铜杆牵引部分与的上引部分进行RS485的通讯,可以直接获得连铸的速度
2.铜杆卷绕部分: 铜杆卷绕部分是整个系统的难点:没有任何其他的传感器等电信号
,我们运用高等数学的理论建立数学模型,进行的数学计算。SPB系列的可编程控制器具有强大的浮点运算功能,使我们顺利地将高等数学的运算公式转换成可编程控制器的运算公式www.,很好地实现了绕盘的控制。 其次为了节约成本,我们通过利用可编程控制器的48个输出点,加上我们自己编制的程序实现了到0.1Hz的调频,顺利实现了对24个变频器的调速控制,省掉了24路D/A的转换
,大地降低了成本。 我们经过调试和精简PLC指令,顺利地完成了卷绕部分的工作www.,达到了客户的要求。 总结: 值得一提的是,在项目中,出于成本控制的考虑,往往不配置与触摸屏连接的RS232通讯模块,但是触摸屏又已经占据了编程口,给现场调试中进行在线监控带来了困难。这时,我们把计算机直接接到富士PLC的编程口,调试时取代触摸屏,从电脑把数据输入到PLC的数据寄存器,将PLC内的辅助继电器地址强行置位,而且置位后的数据立即参与运算,实现了在线监控。这种直接输入的功能,令调试变得直接、便利。 以前
,在上引连铸设备领域,国内只生产机械式的低档设备,产量低,不能满足客户的产量要求;而设备都依赖进口CONTROL ENGINEERING China版权所有,其高昂的价格令国内众多企业驻足不前。我们的电控系统开发成功后www.,性能不逊于进口设备,使得国产设备的性能明显提升了一个台阶。而且由于我们采用了富士触摸屏、PLC产品,使得操作界面友善、维护便利、价格低廉,使得设备获得了市场的一致认可,短时间内就基
1、 引言
触摸屏是一种新型可编程控制终端,是新一代高科技人机界面产品,适用于现场控制控制工程网版权所有,性高,编程简单,使用维护方便。在工艺参数较多又需要人机交互时使用触摸屏,可使整个生产的自动化控制的功能得到大大的加强。
PLC有着运算速度高、指令丰富、功能强大、性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。近几年,随着科学技术的不断进步CONTROL ENGINEERING China版权所有,各行业对其生产设备和系统的自动化程度要求越来越高,采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、优化生产工艺、提高劳动生产率和降低生产成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在闭环控制的变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势。
触摸屏和PLC在闭环控制的变频节能系统中的使用,可以让操作者在触摸屏中直接设定目标值(压力及温度等),通过PLC与实际值(传感器的测量值)进行比较运算,直接向变频节能系统发出运算指令(模拟信号),调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控
2、闭环控制的变频节能系统用途很广,各种场合的变频节能系统的拖动方式及控制方式各有不同,具体应用时应根据实际情况选择设计。下面列举一些:
空调节能:冷冻泵、冷却泵、主机、却塔风机、风机盘管等。
恒压供水:水厂一、二级泵,供水管网增压泵、大厦供水水泵等
锅炉:引风机、送风机、给水泵等,变频节能系统的控制调节预处理信号由锅炉自动控制系统、DCS或多冲量控制系统给出。
汽轮机:循环泵、凝结泵等,其控制调节预处理信号由汽轮机自动控制系统及DCS给出。
纯水处理系统:软化水泵、增压泵等。
洁净室:增压风机、FFU等等。
3、整个闭环控制的变频节能系统的组成设备及其作用:
(1)PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列:由CPU224XP、DI/DO模块、AI/AO模块组成。PLC作为控制单元,是整个系统的控制。其主要的作用要体现以下几方面:
①完成对系统各种数据的采集以及数字量与模拟量的相互转换。
②完成对整个系统的逻辑控制及PID调节的运算。
③向触摸屏提供所及处理的数据
④将PID运算的数据转换成模拟信号,作为调节变频器的输出频率的控制信号。
⑤通过通信电缆及USS4协议完成对变频器内部参数读写及控制。
(2)触摸屏采用SIEMENS公司MP370: 其主要作用如下:
①可实时显示设备和系统的运行状态。
②通过触摸向PLC发出指令和数据,再通过PLC完成对系统或设备的控制。
③可做成多幅多种监控画面,替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等,且功能加强大。
(3)变频器:采用SIEMENS公司440系列控制工程网版权所有,通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部的部分参数,根据PLC发送过来的数据(模拟量)值调节水泵或风机的转速
(4)压力、温度等传感器:将被控制系统(水系统或风系统)的实际参数值转变成电信号上传至PLC。
(5)电气元件:给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电,完成各种操作及驱动等。
4、 触摸屏画面设计
触摸屏画面由ProTool等软件进行设计,然后先通过编程电脑调试,合格后再下载到触摸屏。触摸屏画面总数应在其存储空间允许的范围内,各画面之间尽量做到可相互及强制切换。
(1)主画面的设计
一般的,可用欢迎画面或被控系统的主系统画面作为主画面,该画面可进入到各分画面。各分画面均能一步返回主画面。若是将被控主系统画面作为主画面,则应在画面中显示被控系统的一些住要参数,以便在此画面上对整个被控系统有大致的了结。
(2)控制画面的设计
该种画面主要用来控制被控设备的启停及显示变频器内部的参数,也可将变频器参数的设定做在其中。该种画面的数量在触摸屏画面中占的多,其具体画面数量由实际被控设备决定。
(3)参数设置页面的设计
该画面主要是对变频器的内部参数进行设定,同时还应显示参数设定完成的情况,实际制做时还应考虑加密的问题。
(4)实时趋势页面的设计
该画面住要是以曲线记录的形式来显示被控值、变频器的主要工作参数(如输出频率)等的实时状态。
(5)信息记录页面的设计
该画面主要是记录可能出现的设备损坏、过载、数值范围和系统急停等故障。另外该画面还可记录各设备启停操作,作为凭证。
(6) 节能画面的设计
该画面主要是记录和显示变频器的累积用电数及实时节电状态,以便向用户展示变频节能的好处,也可用来与其它的节电测量作比较。
5、 PLC程序设计
PLC程序由S7-200编程软件进行设计,然后通过编程电脑下载到PLC进行联机调试,合格后即可使用。PLC在编程前应先对各功能程序段的地址进行规划www.,以免重复使用同一控制工程网版权所有,造成误动。
(1)逻辑功能的设计
这部分程序主要是完成各变频水泵(或风机)的启动停止、联动、联锁及自动投切等等功能,一般在离线状态下就能完成软件逻辑功能的测试。
(2)PID功能的设计
通过S7-200中的PID向导可完成PID调节程序www.,具体应用时需根据实际被控设备及采样设备决定其配置。
(3)采样程序的设计
采样元件使用标准配置时,应注意采样A/D转换后的具体数据是否与PID及显示等程序配套,实际制做时还应考虑采样是多路且相关联的情况。
(4)PLC与变频器通信程序的设计
SIEMENS S7-200PLC与SIE
(5)其它辅助程序的设计
PLC程序在实际编程过程中,需考虑对一些程序进行修补,尽量减少程序漏洞,反复推敲,不断的总结完善。
结束语
在闭环控制的变频节能系统中采用触摸屏可以使用户简单直观监控整个空调变频节能系统及与其相关联的设备和系统,提高了整个被控系统以及企业的自动化程度和硬件档次。随着微电脑技术的不断发展控制工程网版权所有,触摸屏本身的成本也在不断的降低,再与PLC在系统中使用,实现了整个被控系统自动化程度的质的飞跃
,这必将使触摸屏与PLC被多的应用在未来的各种生产系统中,并成为自动化控制发展的一个亮点
1 引 言
近年来,随着计算机应用水平的提高,上位机同可编程控制器(简称PLC)之间的通讯与相应的数据采集,在工业控制过程中的应用越来越广泛。在各行各业的生产过程中,随着自动化程度的提高,对现场控制信号精度要求也越来越高。PLC作为一种新兴的工业控制器,以其功能完备、编程灵活、应用面广、价格低廉等众多优越的性能在国内外越来越多的生产过程中得到实际的应用,尤其在数据的采集、控制及相应的通信方面,以其价格低廉,性能稳定得到业各个厂家的认可。
为了充分利用PC及PLC的优点
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