基于PLC、變頻器和觸摸屏實現電機的四段調速

劉麗芳，孟志剛

（開封大學電子電氣工程學院，河南開封，475004）

基于PLC、變頻器和觸摸屏實現電機的四段調速

劉麗芳，孟志剛

（開封大學電子電氣工程學院，河南開封，475004）

本文介紹了應用s7-200PLC、MM420變頻器和西門子SMART LINE觸摸屏，實現對三相交流異步電動機的四段調速的本地和遠程控制方案，與傳統的直流調速相比，該方案更加靈活、方便和可靠。

調速系統；PLC；變頻器；觸摸屏；組態

隨著電力電子技術以及電氣控制技術的迅猛發展，交流變頻器在電力拖動領域得到了廣泛應用，同時PLC、變頻器、觸摸屏三者的結合控制電機的多段調速越來越受到電氣人員的青睞。

1　基于PLC、變頻器和觸摸屏實現電機的四段調速控制要求

本設計有本地和遠程兩種不同控制方式，本地控制：按下啟動按鈕SB1，電動機以10Hz的頻率進行轉動；6s后電動機轉為30Hz的頻率運行，又10s后電機轉為40Hz的頻率運行；再15s后轉為50Hz頻率運行；電動機以50Hz頻率運行1min完成一次動作，進入下一個循環，運行過程中按下停止按鈕SB2電動機結束本次循環后停止運行，并通過觸摸屏顯示運行狀態；遠程控制：通過觸摸屏控制電機的啟動、停止，同時顯示運行狀態、運行段速。

2　交流電機四段調速系統設計

2.1可編程控制器的選擇

圖1　電機四段調速系統的接線圖

本設計中采用S7-200系列PLC，它是SIEMENS公司推出的一種整體式的小型機，具有結構緊湊，擴展性良好， 價格低廉等優點，成為各種小型控制工程的理想控制器。主機單元采用CPU224XP，有14個輸入端，10個輸出端，可連7個擴展模塊。

2.2可編程控制器I/O口分配

根據控制要求，本系統需要三個輸入端， 分別為啟動、停止、本地/遠程按鈕，三個輸出端分別控制變頻器的三個數字輸入端。CPU224的端口可以滿足要求。

表1　輸入/輸出地址分配表

2.3交流電機四段調速系統設計硬件接線圖

電機的四段調速是基于s7-200PLC、MM420變頻器和西門子SMART LINE 觸摸屏實現的。其接線圖如下：

2.4梯形圖的設計

由于本程序網絡較多，采用了子程序嵌套的方式。此程序共有一個主程序三個子程序。

（a）主程序語句表

圖2　電機四段調速主程序

（b）子程序2—遠程控制

圖3　遠程控制

（c） 子程序3—順序控制

圖4　順序控制

本地控制與遠程控制相似，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　西門子MM420變頻器參數設置

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，以實現電機變速運行的電氣設備。

3.2電動機電動機按照工作電源分為：直流電動機和交流電動機。其中交流電動機又分為單相和三相；直流電機又分為有刷和無刷兩種。本設計中被控對象為WDJ16-1型三相交流電機。

3.3變頻器設定參數

表2　MM420變頻器參數設定表

根據被控對象的額定值及要求，MM420變頻器參數設定如表2所示

參數設定前一般設定P0010=30，P0970=1恢復出廠設置；然后設定P0003=2，P0010=1，對電動機參數進行快速設置，設置完成后修改P0010為0，對P0701～P0703設定。

4　西門子觸摸屏畫面的組態

本設計中采用西門子SMART LINE觸摸屏，它是操作人員與機器之間的一個橋梁。本設計中用SIMATIC Win Cc flexible 2008軟件組態畫面。

（1）打開Win Cc flexible 2008新建一個Smart 700項目，建立連接建立連接—SIMATIC S7 200，網絡配置文選擇MPI，其他參數不變。

（2）設置變量

（3）組態畫面

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

本系統為一小型四段變頻調速控制系統，操作簡單，且能對電機運行頻率進行實時監控，多段調速系統是PLC、變頻器與觸摸屏三者結合的典型，將會被廣泛應用。

［1］廖常初. S7-200PLC編程及應用［M］.常北京：機械工業出版社，2007

［2］西門子公司.S7-200可編程控制器系統手冊［M］.2007

［3］西門子SMART700_觸摸屏的使用說明書［Z］，2008

［4］西門子公司. Micro Master 420入門指南［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，河南濮陽人，碩士研究生。研究方向：電氣自動化。