項目3變頻器與PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.1PLC控制系統(tǒng)人機界面設(shè)計3.1.1任務(wù)目標1）能根據(jù)任務(wù)要求選擇合適的觸摸屏。2）能用組態(tài)軟件設(shè)計觸摸屏的操作顯示畫面。3）能用觸摸屏的控制面板設(shè)置觸摸屏的參數(shù)。4）能開展PLC與觸摸屏的通信工作。3.1.2任務(wù)描述觸摸屏全稱叫做觸摸式圖形顯示終端，是一種人機交互裝置，故又稱人機界面。觸摸屏以其易于使用、堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點，應(yīng)用范圍已變得越來越廣泛，從工業(yè)用途的工廠設(shè)備的控制/操作系統(tǒng)、公共信息查詢的電子查詢設(shè)施、商業(yè)用途的提款機，到消費性電子的移動電話、PDA、數(shù)碼相機等都可看到觸控屏幕的身影。學(xué)生要完成PLC控制系統(tǒng)人機界面設(shè)計，必須熟悉人機界面的工作原理；掌握觸摸屏和個人電腦、PLC的連接方法；應(yīng)用S7-200SMARTPLC、觸摸屏、組態(tài)軟件完成PLC控制系統(tǒng)人機界面設(shè)計，以及相應(yīng)的應(yīng)用程序設(shè)計和聯(lián)機調(diào)試工作。在綜合分析PLC控制系統(tǒng)人機界面設(shè)計任務(wù)要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮觸摸屏和組態(tài)軟件的使用方法，提出設(shè)計方案，上報技術(shù)主管部門領(lǐng)導(dǎo)審核與批準后實施。3.1.3任務(wù)準備——HMI畫面組態(tài)設(shè)計方法1.人機界面人機界面（HumanMachineInteraction，簡稱HMI），是操作人員與控制系統(tǒng)之間進行對話和相互作用的專用設(shè)備。2.觸摸屏觸摸屏(TouchScreen)，是一種可接收觸頭等輸入信號的感應(yīng)式LCD／OLED顯示裝置。開發(fā)人員可以在觸摸屏的屏幕上生成滿足用戶要求的觸摸式按鍵和顯示畫面。當操作員觸碰觸摸屏上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，并由LCD／OLED屏顯示畫面制造出生動的影音效果。3.觸摸屏的工作原理觸摸屏是在顯示器屏幕上加了一層具有檢測功能的透明薄膜，使用者只要用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏上的圖符或文字時，所觸摸位置的坐標被觸摸屏控制器檢測，并通過串行通信接口或以太網(wǎng)端口送到PLC、計算機的CPU，從而得到輸入信息。4.Smart700IEV3觸摸屏西門子順應(yīng)市場需求推出的全新SIMATIC精彩系列面板（SmartLine），準確地提供了人機界面的標準功能，經(jīng)濟實用，具備高性價比。精彩系列面板采用全新的高分辨率16:9寬屏液晶顯示和先進的工業(yè)設(shè)計理念，使設(shè)備操作變得更加輕松快捷，人機界面產(chǎn)品進入高分辨率寬屏顯示時代。西門子SMARTLINE系列觸摸屏目前有SMART700IEV3（7寸屏）和SMART1000IEV3（10.2寸屏）兩種類型觸摸屏。5.使用觸摸屏的組態(tài)軟件全新一代精彩系列觸摸屏SMARTLINEV3，采用西門子WinCCFlexibleSMARTV3進行組態(tài)編程。3.1.4任務(wù)實施

1.生成項目打開WinCCflexible項目向?qū)?，單擊其中的選項“創(chuàng)建一個空項目”。在出現(xiàn)的“設(shè)備選擇”對話框中，用鼠標雙擊文件夾“SmartLine”中的Smart700IE，創(chuàng)建一個新的項目。

2.

熟悉WinCCFlexibleSmartV3軟件操作界面在圖3-3中，在項目文件名下方的一行為菜單欄，由項目（P）、編輯（E）、視圖（V）、插入（I）、格式（F）、選項（O）、窗口（W）和幫助（H）等欄目組成，它包括了所有用于操作WinCCFlexibleSmart的命令。在菜單欄下方的一行為工具欄，由添加新對象、新建項目或?qū)ο?、打開已有項目、保存當前項目、撤消、重做、刪除、剪切、復(fù)制、粘貼、生成、啟動運行、仿真、選擇傳輸設(shè)置、查找、替換、放大、縮小、選擇背景色、顯示幫助目錄、啟動編程軟件等欄目組成，可以隱藏或顯示指定的工具欄。3．組態(tài)變量觸摸屏的變量分為外部變量和內(nèi)部變量。外部變量是PLC存儲單元的映像，其值隨著PLC程序的執(zhí)行而改變。觸摸屏通過讀寫外部變量和PLC建立通信聯(lián)系。內(nèi)部變量與PLC沒有聯(lián)系，只在觸摸屏內(nèi)存中使用，用變量名稱來區(qū)分，沒有地址。觸摸屏要使用的內(nèi)部變量和外部變量，事先必須創(chuàng)建好。4.組態(tài)指示燈指示燈是用來顯示BOOL變量的狀態(tài)。在PLC控制系統(tǒng)中，我們用指示燈來顯示“電動機”的工作狀態(tài)。單擊菜單“視圖”→“工具”，打開右邊工具箱中的“簡單對象”，單擊選中其中的“圓”，按住鼠標左鍵并移動鼠標，將它拖到工作區(qū)畫面上希望放置的位置，松開左鍵。用畫面_1（圓）下面的“屬性”→“外觀”視圖，將其邊框顏色設(shè)置為黑色，將邊框?qū)挾仍O(shè)置為6個像素點，將填充顏色設(shè)置為深綠色，將樣式設(shè)置為實心的，如圖3-5所示。5.組態(tài)文本域文本域是用來顯示文本信息的。單擊菜單“視圖”→“工具”，打開右邊工具箱中的“簡單對象”，單擊選中其中的“文本域”，按住鼠標左鍵并移動鼠標，將它拖到工作區(qū)畫面上希望放置的位置，松開左鍵。默認的文本為“Text”,單擊工作區(qū)“Text”文本并選中“常規(guī)”類別，在右邊窗口的文本框中鍵入“電動機狀態(tài)”。6.組態(tài)按鈕單擊菜單“視圖”→“工具”，打開右邊工具箱中的“簡單對象”，單擊選中其中的“按鈕”，按住鼠標左鍵并移動鼠標，將它拖到工作區(qū)畫面上希望放置的位置，松開左鍵。單擊放置的按鈕，選中“按鈕_1”→“常規(guī)”類別，在“按鈕模式”對話框圖中選擇“文本”，在右邊“文本”對話框中選擇“文本”，在‘OFF’狀態(tài)文本對話框中將Text修改為“起動”，在‘ON’狀態(tài)文本對話框中不選中（表示按鈕按下和釋放時顯示相同文本）。如果選中‘ON’狀態(tài)文本右邊的多選框，可以在右邊的對話框中輸入按鈕按下時顯示的文本，如圖3-9所示。7.組態(tài)IO域?qū)⒐ぞ呦渲械摹癐O域”拖放到畫面中，生成IO域。選中生成的IO域，單擊“IO域_1”→“常規(guī)”類別，在“類型”對話框中選擇“輸出”模式，在過程變量中選擇“T37當前值”，在格式類型中選擇“十進制”，在格式樣式中選擇“99999”。在過程變量中選擇“T37預(yù)設(shè)值”，在格式類型中選擇“十進制”，在格式樣式中選擇“99999”，在“外觀”的邊框樣式中選擇“實心的”（有邊框），其余參數(shù)不變。同時，在IO域的左方，加上相應(yīng)文本域，如圖3-11所示。用控制面板設(shè)置觸摸屏的參數(shù)（1）啟動觸摸屏

接通電源后，Smart700IE的屏幕點亮，幾秒后顯示進度條。啟動后出現(xiàn)“裝載程序”對話框。如果觸摸屏已經(jīng)裝載了項目，在出現(xiàn)裝載對話框后經(jīng)過設(shè)置的延時時間，將自動打開項目。

單擊圖中的“ControlPanel”按鈕，打開觸摸屏的控制面板，可以設(shè)置各種參數(shù)。

（2）設(shè)置以太網(wǎng)端口的通信參數(shù)

用鼠標雙擊控制面板的“Ethernet”圖標，打開以太網(wǎng)設(shè)置對話框。用單選框選中“SpecifyanIPaddress”（用戶指定IP地址）。輸入IP地址192.168.1.5，“SubnetMask”（子網(wǎng)掩碼）是自動生成的。不用輸入“Def.Gateway”（網(wǎng)關(guān)）。采用MODE選項卡默認的以太網(wǎng)的傳輸速率10Mbit/s和默認的通信連接“Half-Duplex”（半雙工）。選中復(fù)選框“AutoNegotiation”（復(fù)選框中出現(xiàn)叉），激活自動檢測和設(shè)置以太網(wǎng)的連接模式和傳輸速率，同時激活“自動交叉”功能。單擊“OK”按鈕，關(guān)閉對話框并保存設(shè)置。

（3）啟用傳輸通道

雙擊控制面板中的“Transfer”圖標，打開“傳輸設(shè)置”對話框。選中“Channel2”（通道2）域以太網(wǎng)（Ethernet）通信的“EnableChannel”（激活通道）和“RemoteControl”（遠程控制）多選框，HMI和PLC通過以太網(wǎng)通信。9.觸摸屏與PLC通信（1）觸摸屏的工作模式觸摸屏有離線、在線和傳輸3種工作模式。在“在線”工作模式，觸摸屏和PLC通信。（2）設(shè)置組態(tài)PC的IP地址（3）設(shè)置WinCCflexible

SMART與觸摸屏通信的參數(shù)用WinCCFlexibleSmart打開例程“電動機起停項目”，單擊工具欄傳輸圖標，打開“選擇設(shè)備進行傳送”對話框，設(shè)置通信模式為“以太網(wǎng)”，設(shè)置“計算機名或IP地址”（此處為Smart700IEV3的IP地址）為192.168.2.5。（4）將項目文件下載到觸摸屏

用以太網(wǎng)電纜連接計算機和觸摸屏的以太網(wǎng)端口，單擊“選擇設(shè)備進行傳送”對話框中的“傳送”按鈕，項目編譯成功后，該項目將被傳送到觸摸屏。下載成功后，Smart700IE自動返回運行狀態(tài)，顯示下載的項目的初始畫面。（5）編輯用戶程序并下載到PLC根據(jù)觸摸屏控制電動機的起動與停止的要求以及用定時器T37來設(shè)定電動機的運行時間，設(shè)計的梯形圖程序如圖3-15所示。雙擊“項目樹”的“系統(tǒng)塊”，打開“系統(tǒng)塊”對話框，在以太網(wǎng)端口的下方，勾選“IP地址數(shù)據(jù)固定為下面的值，不能通過其它方式更改”，將PLC的IP地址設(shè)為192.168.2.1，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，該IP地址應(yīng)和WinCCFlexibleSmart的“連接”編輯器中PLC設(shè)備的IP地址相同。用以太網(wǎng)將編輯好的“觸摸屏控制電動機起停”程序和系統(tǒng)塊下載到S7-200SMART。（6）觸摸屏與PLC通信實驗用以太網(wǎng)電纜直接連接或通過交換機連接S7-200SMART和Smart700IEV3的以太網(wǎng)端口，依次接通它們的電源，令PLC工作在RUN模式。觸摸屏顯示初始畫面（見圖3-16），可以看出PLC處于停機狀態(tài)，T37的當前值為0，T37的預(yù)設(shè)值為100。按下起動按鈕，電動機運行（指示燈變?yōu)榧t色），T37的當前值從0開始增大，在達到預(yù)設(shè)值100時復(fù)位為0，電動機停機。在電動機運行期間按下停止按鈕，電動機立刻停機。單擊畫面上“T37預(yù)設(shè)值”右側(cè)的輸入/輸出域，可以用彈出的小鍵盤鍵入新的預(yù)設(shè)值，按“確認”鍵后傳輸給PLC保存在T37預(yù)設(shè)值的VW2中。3.2變頻器操作與PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.2.1任務(wù)目標1）能根據(jù)任務(wù)要求選擇合適的變頻器。2）能進行硬件接線與變頻器參數(shù)設(shè)置。3）能用變頻器對電動機實現(xiàn)多段速度控制。4）能用USS協(xié)議通信及用PLC監(jiān)控變頻器的工作。3.2.2任務(wù)描述變頻器又稱變頻驅(qū)動器，是應(yīng)用變頻驅(qū)動技術(shù)將工頻（50Hz或60Hz）交流電源變換成各種頻率和幅度的交流電壓，來平滑控制交流電動機速度及轉(zhuǎn)矩的設(shè)備。變頻器的最大優(yōu)點就是變頻調(diào)速節(jié)能、可以軟啟動（或零速起動）、降低起動電流、提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量等，在約占交流電動機總?cè)萘?0%～30%、且采用變頻調(diào)速后的節(jié)電率可達到20%～60%的風機、泵類負載上得到了廣泛應(yīng)用，這是因為風機、泵類負載的消耗功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，且它們的平均轉(zhuǎn)速較低；同時變頻器還在傳送、卷繞、起重、擠壓、機床等控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。學(xué)生要完成變頻器的操作與應(yīng)用設(shè)計，必須熟悉變頻器的工作原理；掌握變頻器的外部電路連接方法；能操作變頻器內(nèi)置的基本操作面板，以及對變頻器參數(shù)進行正確設(shè)置。在綜合分析控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮變頻器所驅(qū)動的負載特性，決定采用什么功能的變頻器來構(gòu)成控制系統(tǒng)。根據(jù)所選用的變頻器既要滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟指標上滿足合理要求，確定最合適的控制方式，提出系統(tǒng)設(shè)計方案，上報技術(shù)主管部門領(lǐng)導(dǎo)審核與批準后實施。3.2.3任務(wù)準備——V20變頻器1.變頻器的基本組成變頻器是把工頻(50Hz)交流電源變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電動機的變速運行的設(shè)備。根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同來劃分，變頻器有交-直-交變頻器和交-交變頻器兩種形式。交-直-交變頻器則將頻率固定的交流電通過整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，然后再把直流電逆變成頻率、電壓均控制的交流電，其基本組成如圖3-18所示。2.變頻器的工作原理三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為n=ns（1-s）=60f（1-s）/p

式中，n為電動機的轉(zhuǎn)速（r/min）；

ns為電動機的同步轉(zhuǎn)速（定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速）（r/min）；p為電動機極對數(shù)，2極電動機p為1，4極電動機p為2，6極電動機p為3，依次類推；

f為供電電源頻率（Hz），在沒有變頻調(diào)速的情況下為50Hz；s為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，一般取0.01～0.02。1）改變電動機定子繞組的極對數(shù)p，進行調(diào)速。2）改變電動機轉(zhuǎn)差率s，進而改變電動機的轉(zhuǎn)速。3）改變電動機定子電壓頻率f，以改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速ns，進而改變電動機的轉(zhuǎn)速，具有調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑性好、機械特性硬、效率高、改善起動性能等特點，尤其適用于三相籠式異步電動機的調(diào)速，但是控制系統(tǒng)較復(fù)雜，成本較高，一般需要專用的變頻器。3.變頻器的選用原則選擇變頻器時要充分了解變頻器所驅(qū)動的負載特性。通用變頻器的選擇包括通用變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面：1）按照生產(chǎn)機械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、起動轉(zhuǎn)矩等要求，來決定采用什么功能（型式）的通用變頻器來構(gòu)成控制系統(tǒng)。所選用的變頻器功能特性既能保證可靠地實現(xiàn)生產(chǎn)工藝要求，又能獲得相對較好的性價比。2）根據(jù)電動機實際工作電流選擇變頻器容量，即變頻器輸出電流必須大于電動機實際工作電流。一般情況下，變頻器驅(qū)動恒轉(zhuǎn)矩負載電動機或者風機、泵類負載的電動機，以電動機額定電流為依據(jù)選擇變頻器。對于變頻器要驅(qū)動經(jīng)常短時間過載運行的電動機，要求變頻器最大輸出電流必須大于電動機的峰值電流，并且變頻器輸出電流曲線必須覆蓋電動機電流曲線。4.西門子V20變頻器V20共有九種外形尺寸可供選擇，輸出功率覆蓋0.12kW~30kW。其中，單相AC220V電源工作的有4種尺寸：FSAA的輸出功率為0.12kW、0.25kW、0.37kW；FSAB的輸出功率為0.55kW、0.75kW；FSAC的輸出功率為1.1kW、1.5kW；FSAD的輸出功率為2.2kW、3.0kW。三相AC380V電源工作的有5種尺寸：FSA的輸出功率為0.37kW、0.55kW、0.75kW、1.1kW、1.5kW、2.2kW；FSB的輸出功率為3.0kW、4.0kW；FSC的輸出功率為5.5kW；FSD的輸出功率為7.5kW、11kW、15kW；FSE的輸出功率為22kW、30kW。5.V20變頻器硬件接線（1）主電路接線圖對于三相380V電源的變頻器，L1、L2、L3分別與三相電源的3根火線相連；對于單相220V電源的變頻器，L1與輸入電源的火（L）線相連，L2與輸入電源的零（N）線相連，L3懸空不連接。U、V、W與三相電動機相連。PE與保護接地端相連。5.V20變頻器硬件接線（2）控制回路接線圖6.V20變頻器的參數(shù)V20變頻器的功能參數(shù)很多，可供用戶根據(jù)實際情況選擇設(shè)置與使用（詳見V20操作手冊）。在大多數(shù)情況下，只要采用出廠設(shè)定值的參數(shù)就可以實現(xiàn)單純的可變速運行。但是，在有些情況下，某些參數(shù)和實際運行情況有很大關(guān)系，且有的參數(shù)還互相關(guān)聯(lián)，如果個別參數(shù)設(shè)置不當，還會導(dǎo)致變頻器不能正常工作，因此，必須根據(jù)實際負荷或運行規(guī)格等對相關(guān)參數(shù)進行正確設(shè)置。帶有“r”前綴的參數(shù)號表示此參數(shù)為“只讀”參數(shù)。帶有“P”前綴的參數(shù)號表示此參數(shù)為“可寫”參數(shù)。后綴[index]表示此參數(shù)帶有下標(顯示“inxxx”,xxx為下標值)，同時指示其可用的下標范圍。后綴“.0...15”表示此參數(shù)有多個位，每個位都可以單獨求值或連接。7.連接宏與應(yīng)用宏所謂連接宏就是變頻器的一種連接控制模式，它包括變頻器的外部接線方法以及所有需要設(shè)置參數(shù)的默認值。連接宏的缺省值為“Cn000”，即連接宏0。標準接線下可以選擇12種連接宏，如表3-2所示。7.連接宏與應(yīng)用宏應(yīng)用宏是針對某個特定的應(yīng)用提供一組相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。選擇了一個應(yīng)用宏后，變頻器會自動采用該應(yīng)用宏的參數(shù)設(shè)置，從而簡化調(diào)試過程。表3-4給出了5種常用應(yīng)用宏。應(yīng)用宏缺省值為“AP000”，即應(yīng)用宏0。3.2.4任務(wù)實施1.熟悉內(nèi)置基本操作面板BOP上狀態(tài)圖標有故障、報警、正在運行中、電動機反轉(zhuǎn)、自動（熄滅）/手動（常亮）/點動（閃爍）模式指示燈與狀態(tài)LED指示燈，各種狀態(tài)指示及含義如表3-5所示。2.了解V20變頻器的停車方式V20變頻器有3種停車功能（OFF1、OFF2、OFF3），可以對上述要求作出靈活響應(yīng)。請注意，變頻器在OFF2/OFF3命令后會處于“ON禁止”狀態(tài)。此時需要給出低→高ON命令才能再次啟動電動機。（1）OFF1停車OFF1命令與ON命令是緊密聯(lián)系的。當撤消ON命令時，即直接激活OFF1。通過OFF1方式制動時，變頻器使用P1121中定義的斜坡下降時間。如果輸出頻率降至P2167參數(shù)值以下并且P2168中的時間已結(jié)束，變頻器脈沖即取消。（2）OFF2停車OFF2命令會立即取消變頻器脈沖。此時電動機按慣性自由停車而不能以可控方式停車。（3）OFF3停車OFF3的制動特性與OFF1相同，唯一的區(qū)別在于OFF3使用其特有的斜坡下降時間P1135。如果輸出頻率降至P2167參數(shù)值以下并且P2168中的時間已結(jié)束，則如OFF1命令一樣取消變頻器脈沖。當同時選擇多個停車命令時，其優(yōu)先級順序如下：OFF2（最高級）→OFF3→OFF1。3.了解變頻器的菜單結(jié)構(gòu)4.了解設(shè)置菜單5.了解顯示菜單通過此菜單訪問用于顯示諸如頻率、電壓、電流、直流母線電壓等重要參數(shù)的基本監(jiān)控畫面。在50/60Hz頻率選擇菜單下，單擊M鍵、停止鍵或啟動鍵，進入顯示菜單。也可以設(shè)置菜單下，長按M鍵，進入顯示菜單。進入顯示菜單后，顯示輸出頻率0.00（Hz）。多次單擊OK鍵，將循環(huán)顯示輸出頻率(r0024)（Hz）、輸出電壓(r0025)（V）、電動機電流(r0027)（A）、直流母線電壓(r0026)（V）和設(shè)定頻率值(r1078)（Hz）。6.了解參數(shù)菜單通過此菜單訪問所有可用的變頻器參數(shù)。在顯示菜單下，單擊M鍵，進入?yún)?shù)菜單，顯示參數(shù)編號P0003（用戶訪問級別）。單擊OK鍵，顯示參數(shù)的原有數(shù)值，用▲、▼鍵增減參數(shù)的數(shù)值。當P0003=0時，定義用戶有權(quán)訪問的默認設(shè)置參數(shù)表（保存在P0013下標0到16中）；當P0003=1時，允許訪問常用參數(shù)；當P0003=2時，允許訪問擴展參數(shù)（例如，訪問變頻器I/O功能）；當P0003=3時，允許訪問所有參數(shù)；當P0003=4時，參數(shù)訪問有密碼保護。例如，要修改P2010[0]（RS-485上通信的波特率）的數(shù)值，在顯示參數(shù)編號時用▲、▼鍵增減參數(shù)編號直至顯示P2010。單擊OK鍵，顯示“in000”，表示該參數(shù)方括號內(nèi)的下標值為0，可用▲、▼鍵修改下標值。再按OK鍵，顯示P2010[0]原有的數(shù)值，將其修改為7（對應(yīng)波特率為19200bps）后再單擊OK鍵確認。

在參數(shù)菜單下，長按M鍵，進入顯示菜單，顯示輸出頻率0.00（Hz）。7.變頻器恢復(fù)出廠參數(shù)在更改上次的連接宏或應(yīng)用宏設(shè)置之前，應(yīng)對變頻器進行工廠復(fù)位（P0010=30，P0970=1）。具體操作是：接通變頻器電源顯示“50？”，單擊M鍵，進入顯示菜單，再單擊M鍵，進入?yún)?shù)菜單，顯示參數(shù)編號P0003。單擊OK鍵，顯示P0003的原有數(shù)值(缺省值1，訪問常用參數(shù))，用▲或▼鍵將其修改為3（允許讀寫所有參數(shù)），并單擊OK鍵確認。單擊▲或▼鍵選擇P0010并按下OK鍵，用▲或▼鍵將P0010設(shè)置為30（出廠設(shè)置），并按下OK鍵確認。單擊▲鍵直到選擇P0970并單擊OK鍵，用▲或▼鍵將P0970設(shè)置為1（除了用戶默認設(shè)置之外的所有參數(shù)復(fù)位至默認值），并單擊OK鍵確認。例如，在更改連接宏Cn010中的參數(shù)P2023（RS-485協(xié)議選擇）后，變頻器應(yīng)該重新上電。在變頻器斷電后，確保狀態(tài)LED燈熄滅或LCD顯示屏空白后方可再次接通電源。8.PLC控制變頻器三段速運行（1）PLC與V20的連接電路8.PLC控制變頻器三段速運行（2）PLC控制V20三段速運行程序設(shè)計（3）V20變頻器的參數(shù)設(shè)置通過外部端子控制V20三段速運行，直接選擇連接宏Cn003進行變頻器參數(shù)設(shè)置。連接宏Cn003設(shè)置參數(shù)情況如下。選擇命令源P0700[0]=2（以端子為命令源）；選擇頻率P1000[0]=3（固定頻率）；數(shù)字量輸入1的功能P0701[0]=1（ON/OFF1命令），數(shù)字量輸入2的功能P0702[0]=15（固定轉(zhuǎn)速位0），數(shù)字量輸入3的功能P0703[0]=16（固定轉(zhuǎn)速位1），數(shù)字量輸入4的功能P0704[0]=17（固定轉(zhuǎn)速位2）；固定頻率模式P1016[0]=1（直接選擇），BI：固定頻率選擇位0為P1020[0]=722.1(DI2)，BI：固定頻率選擇位1為P1021[0]=722.2（DI3），BI：固定頻率選擇位2為P1022[0]=722.3（DI4）；固定頻率1為P1001[0]=10（低速10Hz），固定頻率2為P1002[0]=15（中速15Hz），固定頻率3為P1003[0]=25（高速25Hz）。在把Cn003設(shè)置為當前連接宏之前，應(yīng)對變頻器進行工廠復(fù)位（P0010=30，P0970=1），需要設(shè)置用戶訪問級別P0003=3（允許讀寫所有參數(shù)），調(diào)試參數(shù)P0010=30（出廠設(shè)置），工廠復(fù)位P0970=1（除了用戶默認設(shè)置之外的所有參數(shù)均復(fù)位至默認值）。另外，還應(yīng)根據(jù)電動機銘牌上數(shù)據(jù)設(shè)置電動機數(shù)據(jù)參數(shù)。如電動機額定電壓P0304（V）、電動機額定電流P0305（A）、電動機額定功率P0307（kW）、電動機額定功率因數(shù)P0308（cosφ）、電動機額定頻率P0310（Hz）、電動機額定轉(zhuǎn)速P0311（RPM）。（4）PLC控制V20三段速運行系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)電路圖3-25和變頻器接線端子圖3-27完成PLC與V20變頻器的所有接線工作，分別接通PLC、V20的電源。第一步，接通變頻器電源顯示“50？”，單擊M鍵，進入顯示菜單，再單擊M鍵，進入?yún)?shù)菜單，設(shè)置參數(shù)P0003=3、P0010=30、P0970=1，完成變頻器工廠復(fù)位。第二步，將Cn003設(shè)置為當前連接宏。在參數(shù)菜單下，長按M鍵，進入顯示菜單，再長按M鍵，進入設(shè)置菜單，再單擊M鍵，進入進入連接宏子菜單，顯示“-Cn000”(缺省值)。單擊▲鍵，顯示“Cn001”，再單擊▲鍵，顯示“Cn002”，再單擊▲鍵，顯示“Cn003”，單擊OK鍵，則顯示“-Cn003”（當前連接宏）。第三步，設(shè)置電動機參數(shù)。進入設(shè)置菜單，根據(jù)電動機銘牌上數(shù)據(jù)設(shè)置電動機參數(shù)P0304（V）、P0305（A）、P0307（kW）、P0308（cosφ）、P0310（Hz）、P0311（RPM）。第四步，打開STEP7-Micro/WINSMART編程軟件，將圖3-26所示的程序編輯好并下載到PLC的CPU中。

第五步，按下起動按鈕SB1，觀察電動機是否低速起動運行，30s后電動機是否以中速運行，再過20s后電動機是否以高速運行？在電動機運行期間按下停機按鈕SB2，觀察電動機是否停機？如果電動機工作不正常，則應(yīng)查明原因，再次調(diào)試直至系統(tǒng)控制功能正常為止。

3.3風力發(fā)電PLC控制仿真平臺設(shè)計3.3.1任務(wù)目標1）能根據(jù)任務(wù)要求選擇合適的PLC、觸摸屏與變頻器。2）能正確編寫PLC、觸摸屏程序并正確配置通信參數(shù)。3）能搭建風力發(fā)電PLC控制仿真平臺并完成接線工作。4）能根據(jù)風力發(fā)電的控制要求正確設(shè)置變頻器參數(shù)。3.3.2任務(wù)描述風力發(fā)電由于具有清潔、環(huán)境效益好、可再生、裝機規(guī)模靈活、運維成本低等優(yōu)點，受到廣泛應(yīng)用。風力發(fā)電是新能源開發(fā)利用的重要組成部分之一。對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風力發(fā)電，非常適合，大有可為。風力發(fā)電PLC控制仿真平臺是一個模擬真實風力發(fā)電過程的仿真平臺。它是通過觸摸屏改變PLC內(nèi)部參數(shù)，使PLC輸出變化的模擬信號控制變頻器輸出的電流頻率，再由變頻器驅(qū)動軸流風機旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生風能，進而模擬可變風場。在正常風力推動下，風力發(fā)電機發(fā)電，并在發(fā)電機的輸出端串接電流表以及與負載并聯(lián)的電壓表，以觀察風力發(fā)電機在不同強度風場作用下輸出的電能參數(shù)。學(xué)生通過仿真平臺的學(xué)習與訓(xùn)練，達到掌握風力發(fā)電所需的關(guān)鍵控制技術(shù)，更好地為風力發(fā)電事業(yè)作貢獻。要完成風力發(fā)電PLC控制仿真平臺設(shè)計，必須熟悉風力發(fā)電的工作原理；熟悉風力發(fā)電仿真平臺的構(gòu)成及工作過程；能應(yīng)用觸摸屏設(shè)計風力發(fā)電仿真平臺的操作界面；掌握應(yīng)用PLC的模擬量輸出模塊控制變頻器輸出頻率的方法。3.3.3任務(wù)準備——模擬量模塊及數(shù)據(jù)處理指令1.風力等級2.風力發(fā)電機的工作原理風力發(fā)電原理是利用風力帶動風輪葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電機組是由旋轉(zhuǎn)葉片、旋轉(zhuǎn)轂和葉片校正裝置、齒輪箱、制動閘、發(fā)電機、風力風向傳感系統(tǒng)、塔身、電力供應(yīng)系統(tǒng)和基座等組成，如圖3-28所示。3.風力發(fā)電機的輸出一般說來，三級風就有利用的價值，但從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，風速大于4m/s才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55kW的風力發(fā)電機組，當風速為9.5m/s時，機組的輸出功率為55kW；當風速為8m/s時，輸出功率為38kW；風速為6m/s時，輸出功率只有16kW；而風速為5m/s時，輸出功率僅為9.5kW。可見風力愈大，經(jīng)濟效益也愈大。風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出是13～25V變化的交流電電壓，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。4.西門子EMAM03擴展模塊（1）主要技術(shù)參數(shù)4.西門子EMAM03擴展模塊（2）A/D與D/A對應(yīng)關(guān)系S7-200SMARTCPU內(nèi)部的數(shù)字量與外部的模擬量信號之間有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，這個關(guān)系就是模擬量/數(shù)字量的換算關(guān)系。例如，使用一個0～20mA的模擬量信號輸入，在S7-200SMARTCPU內(nèi)部，0～20mA對應(yīng)于數(shù)值范圍為0～27648；對于4～20mA的信號，對應(yīng)的內(nèi)部數(shù)值為5530～27648。（3）連接器接線圖5.PA1941--DK1電流表與PZ194U-DK1斯菲爾PA194I-DK1為單相交流LED數(shù)字顯示電流表，斯菲爾PZ194U-DK1為單相交流LED數(shù)字顯示電壓表，如圖3-30所示。該類儀具有變比可編程,支持1路RS-485接口、Modbus-RTU協(xié)議、波特率最高可達9600bit/s通信，常用于風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能監(jiān)測。6.數(shù)據(jù)傳送指令7.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令8.算術(shù)運算指令3.3.4任務(wù)實施1.風力發(fā)電仿真平臺組成框圖2.PLC控制V20模擬風場電路設(shè)計3.變頻器V20參數(shù)設(shè)定4.PLC硬件系統(tǒng)配置5.觸摸屏界面設(shè)計“起動”與“停止”按鍵是用來改變PLC程序中M0.0閉合與斷開狀態(tài)的，進而改變Q0.0輸出狀態(tài)。當Q0.0輸出為“1”狀態(tài)時，變頻器端子“DI1”和“DIC”之間被加上DC24V電壓，由于“DI1”端子被定義為正轉(zhuǎn)起動功能，所以此時變頻器正轉(zhuǎn)點動被使能，但是變頻器不會有脈沖輸出，因為頻率給定通道沒有得到信號。當操作觸摸屏上頻率設(shè)定滑桿并向右滑動時，此時會改變PLC中VD0寄存器內(nèi)的數(shù)值（從0.0至50.0之間變化），經(jīng)過程序執(zhí)行后由模擬量模塊向變頻器輸出0～20mA的電流信號。6.PLC程序設(shè)計3.4三層電梯變頻PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.4.1任務(wù)目標1）能根據(jù)任務(wù)要求選擇合適的PLC與變頻器。2）能設(shè)計與連接三層電梯的控制電路。3）能完成三層電梯PLC控制程序的設(shè)計與調(diào)試工作。4）能進行三層電梯PLC控制系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試工作。3.4.2任務(wù)描述學(xué)生要完成電梯變頻PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，必須熟悉電梯運動工作原理；掌握電梯控制系統(tǒng)的構(gòu)成要素及連接方法；應(yīng)用S7-200SMARTPLC及變頻器完成對電梯運動控制的電路設(shè)計，以及相應(yīng)的應(yīng)用程序設(shè)計和聯(lián)機調(diào)試工作。在綜合分析電梯運動控制任務(wù)要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮編碼器、位置傳感器、數(shù)顯報警裝置等的選購要求，提出控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，上報技術(shù)主管部門領(lǐng)導(dǎo)審核與批準后實施。要完成三層電梯變頻PLC控制程序設(shè)計，一般要經(jīng)歷程序設(shè)計前的準備工作、設(shè)計程序框圖、編寫程序、程序調(diào)試和編寫程序說明書五個步驟。3.4.3任務(wù)準備-電梯原理及高速計數(shù)器應(yīng)用1.我國電梯發(fā)展情況1907年，奧的斯公司在上海的匯中飯店（今和平飯店南樓）安裝了2臺電梯，是我國最早使用的電梯。100多年來，中國電梯行業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：第一階段（1900～1949年），對進口電梯的銷售、安裝、維保階段；第二階段（1950～1979年），獨立自主，艱苦研制、生產(chǎn)階段；第三階段（1980年至今），建立三資企業(yè)，行業(yè)快速發(fā)展階段。我國興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，如美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達等13家大型外商投資公司在國內(nèi)市場份額達到了74％。國內(nèi)電梯品牌主要有上海三菱、天津OTIS、中國迅達、蘇州迅達、廣州日立、西子OTIS等一批企業(yè)可與國際上最先進的電梯公司相媲美；民族品牌如蘇州江南、常州飛達、上海華立、浙江巨人、天津利通、山東百斯特等在市場上也很活躍，并有一定量的出口。2.電梯主要部件及作用3.電梯工作原理4.

旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測量裝置，它將被測的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（高速脈沖信號）。將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在曳引機齒輪減速箱輸出軸的軸端上，它隨著曳引機的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，這樣就可以將電梯在井道中的移動距離轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖輸出個數(shù)，將此脈沖信號直接輸入PLC，利用PLC的高速計數(shù)器對其脈沖信號進行計數(shù)，以獲得電梯位置測量結(jié)果。5.

中斷指令（1）中斷功能與中斷事件中斷功能是用中斷程序及時處理中斷事件，處理完中斷事件后再返回原來中止的程序并繼續(xù)執(zhí)行。中斷事件與用戶程序的執(zhí)行時序無關(guān)，有的中斷事件不能事