6ES7211-0BA23-0XB0代理订购
6ES7211-0BA23-0XB0代理订购
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，可靠性高，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、可靠性高、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，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、tigao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系统实际值的大小及变频器内的多个参数，实现报警、记录等功能。一般PLC结合触摸屏的闭环调节的变频节能系统如下图所示。
一、系统配置
采用5.7”单色触摸屏作为人机界面，设备起停操作在触摸屏上进行，同时用于设定、显示压力及liuliang数据。压力传感器测量压力，经变送器转换成4～20mA信号接入PLC，电动阀调节压力和liuliang。
系统配置的模块：
开关量：KDN-K306-24AR 1个，KDN-K321-08DT 1个，KDN-K322-16XR 1个。
模入：KDN-K331-04IV 1个，采集压力值。
模出：KDN-K332-02IV 1个，控制电动调节阀。
PLC开关量输入：
防落油缸回位 I0.1/I0.2 上限位 I0.3，下限位 I0.4
翻转开限位 I0.6/I0.7 翻转闭限位 I2.0
翻转锁紧回 I2.1/I2.2 下工作台推出到位 I2.3
工作台(移动油缸）回限位 I2.4 定位 I2.5/I2.6 顶出限位 I2.7。
PLC开关量输出:
主油缸快升 Q0.0/Q0.1/Q0.4/Q0.6 加压 Q0.2/Q0.3/Q0.5/Q0.7
主油缸慢降 Q0.0/Q0.2/Q0.3Q0.7 主油缸快降 Q0.1/Q0.3/Q0.5/Q0.7
翻转开 Q2.0 翻转闭 Q2.1
翻转锁紧回 Q2.2 防落油缸 Q2.3
工作台(移动油缸）出 Q2.4 工作台(移动油缸）回 Q2.5
定位油缸出 Q2.6 液压泵星角启动Q3.2,Q3.3
二、工艺过程
油泵启动压力正常后执行：
1、自动启动→油缸松开退回→工作台(移动油缸）出→翻转锁紧回→翻转开→防落油缸回→主油缸慢降→合模开始→主油缸快升→翻转闭→翻转锁紧出→工作台(移动油缸）回→定位油缸出→防落回→一次加压并延时→主油缸快升→二次加压并延时→主油缸快升 →防落油缸Q2.3断→结束。
2 、若30秒内无任何动作则油泵停，以节约电力能源。
3 、各个动作均可在触摸屏上单独调整。
4 、各个动作运动速度可在触摸屏上设定自动调速，一次加压二次加压压力可在触摸屏上设定，自动调压。
触摸屏设定和显示画面
三、系统总结
本液压设备采用了PLC及触模屏系统， 压力可以自动调节，各动作liuliang（速度）可以分别调整，显示直观，操作方便，应用汉字提示液晶触模屏tigao了设备档次。
本控制系统可以应用于各种液压类设备中。
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：
中央空调节能：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、FFUqunkong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，是整个系统的控制核心。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向触摸屏提供所采集及处理的数据，并执行触摸屏发出的各种指令。
④将PID运算的数据结果转换成模拟信号，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，且功能更加强大。
(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，并将其内部运行参数反馈到PLC。
(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等专用软件进行设计，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、数值超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专用编程软件进行设计，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，以免重复使用同一地址，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器、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，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SIEMENS 430等变频器的通信一般使用USS4协议程序来完成，该程序的主要目的是监控变频器的实时运行状态。
（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中央空调变频节能系统及与其相关联的设备和系统，tigao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，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被更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
图3 A/D和D/A模块初始化程序
PID指令所涉及到的24个数据寄存器也需要设定，如采样时间、滤波常数，积分时间、微分增益等。这些数据需要根据被控对象的实际情况来定量，如pH值的存在范围、污水的liuliang大小、加入中和药水的品质、中和速度等。通常工厂的生产工艺相对较为稳定，污水的pH值和liuliang基本稳定，即使有些变化，只要控制参数设置合理一般不会有太大出入，而其它的影响因数比较容易控制，所以这些参数可以定值设置，并在PLC上电工作时就调入并在控制过程中使用。
3.2 采样过程
采样的间隔时间可以根据实际情况定置，时间因子可以采用PLC内部的时间基准，如图4中M8013为秒脉冲的时钟继电器。
图4所示的A/D转换程序可以每秒钟完成一次pH值的采样。
图4 A/D 转换程序
3.3 分析、计算过程
采样完成后，利用PID指令进行分析和计算。
图5 PID指令程序
在图5所示的PID指令程序中，目标值是指用户希望被控对象应稳定在哪一个模拟值所对应的数字量。如pH值0～14的模拟量4～20mA对应的数值为0～1000，若被控对象的pH值需要稳定在7，那么目标值数字量就应设定为500。测定值是指A/D采样所得到的pH值的数字量 。参数D20表示PID指令在执行时所需的24个参数的个参数，同时也指明了这24个参数的首地址指针。从D20至D43应专门留给PID指令用于存储参数，通常需要在系统上电初始化时完成参数的输入，或者还可以使用编程器输入到受电池保护的D200以后的数据存储器，这样就不需要在每次上电时都把参数调入了。由PID指令分析后所得到的输出值存储在D50中。
在FX系列中，FX 
是在内部固化了PID指令的PLC，它使用户在面对复杂控制时编程更加方便、程序量可以大大减少，控制的准确性和反应速度得到了很大的tigao。
3.4 输出程序
在PID指令执行后，所得数据将送至D/A模块，由它转换成4～20mA信号来控制变频器的输出，调节加药量，控制pH至。输出语句如图6所示。
图6 D/A转换程序
4 结束语
以PLC和变频器为核心的自动控制系统运用于pH值的控制，在工厂污水治理中取得了很好的效果。在以太湖流域为主要治理对象的“零点行动”中，许多污水处理厂采用这种自动控制系统都能很好地控制排放污水地pH值，tigao了工作效率，降低了工人的劳动强度，tisheng了污水处理厂的现代化水平。
一、 钢板定宽传统控制系统：
目前国内冶金板型加工企业钢板定宽控制系统大多采用机械尺测量宽度人工进行控制的方法，该系统效率低，控制精度差，回切率高，直接影响经济效益。
二、 PLC控制系统：
根据原控制系统存在的问题，同时为实现成品钢板定宽度剪切的准确测量和控制，tigao宽尺合格率，减少回切物耗，增加板边收得量，tigao质量和经济效益，对原控制系统进行技术改造，现场信号采集及控制采用PLC系统；
为实现连续检测tigao控制精度，宽度检测采用旋转编码器；根据远红外测温仪提供的钢板温度，对热切钢板进行温度自动放尺量补偿；
控制原理是：操作工首先通过操作盘输入预切钢板的宽度值，旋转编码器反馈回钢板实际宽度，同时远红外测温仪将检测到的钢板温度传送给PLC系统，PLC系统根据预设值、反馈值、温度值采用PI调节，输出剪切位置控制信号，控制直流电机，以jingque控制钢板宽度剪切位置。
三、 系统控制示意图：
此主题相关图片如下：
四、 PLC控制系统主要经济技术指标：
技术指标：
1、 宽度测量和控制范围：1300mm—2300mm（原系统1300mm—2300mm）
2、 测量误差：≤±1mm（原系统≤±15mm）
3、 控制误差：≤±1mm（原系统≤±10mm）
4、 实现手动/自动无扰切换
五、 经济指标以年产量30万吨计算：
1、 减少二次回切增加的成材率效益：（按板宽1600mm，原二次回切2%）
增加成材钢板=300000×2%×1/32=192吨
效益：（按3000元/吨）=192×3000=576000元
2、 tigao宽度定尺精度增加的效益：（按定尺板占产量60%计算）
300000×60%×1/800=247吨
效益：（按3000元/吨）=247×3000=741000元
3、 其他效益：
经过系统一年的运行统计，该系统在tigao有效作业率，减少停车时间、
增加定尺板的产量等方面增加经济效益10万元/年左右。
，钢板定宽PLC控制系统每年增加的经济效益超过100万元以上。
