1、引言 觸摸屏是一種新型可編程控制終端，是新一代高科技人機界面產(chǎn)品，適用于現場(chǎng)控制，可靠性高，編程簡(jiǎn)單，使用維護方便。在工藝參數較多又需要人機交互時(shí)使用觸摸屏，可使整個(gè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制的功能得到大大的加強。
PLC有著(zhù)運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高、使用方便、編程靈活、抗干擾能力強等特點(diǎn)。近幾年，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各行業(yè)對其生產(chǎn)設備和系統的自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，采用現代自動(dòng)化控制技術(shù)對減輕勞動(dòng)強度、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本起著(zhù)很重要的作用。觸摸屏結合PLC在閉環(huán)控制的變頻節能系統中的應用是一種自動(dòng)控制的趨勢。
觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的變頻節能系統中的使用，可以讓操作者在觸摸屏中直接設定目標值（壓力及溫度等），通過(guò)PLC與實(shí)際值（傳感器的測量值）進(jìn)行比較運算，直接向變頻節能系統發(fā)出運算指令（模擬信號），調節變頻器的輸出頻率。并可實(shí)時(shí)監控到被控系統實(shí)際值的大小及變頻器內的多個(gè)參數，實(shí)現報警、記錄等功能。一般PLC結合觸摸屏的閉環(huán)調節的變頻節能系統如下圖所示。
2、閉環(huán)控制的變頻節能系統用途 閉環(huán)控制的變頻節能系統用途很廣，各種場(chǎng)合的變頻節能系統的拖動(dòng)方式及控制方式各有不同，具體應用時(shí)應根據實(shí)際情況選擇設計。下面列舉一些：
·中央空調節能：冷凍泵、冷卻泵、主機、卻塔風(fēng)機、風(fēng)機盤(pán)管等。
·恒壓供水：水廠(chǎng)一、二級泵，供水管網(wǎng)增壓泵、大廈供水水泵等
·鍋爐：引風(fēng)機、送風(fēng)機、給水泵等，變頻節能系統的控制調節預處理信號由鍋爐自動(dòng)控制系統、DCS或多沖量控制系統給出。
·汽輪機：循環(huán)泵、凝結泵等，其控制調節預處理信號由汽輪機自動(dòng)控制系統及DCS給出。
·純水處理系統：軟化水泵、增壓泵等。
·潔凈室：增壓風(fēng)機、FFU群控等等。
3、整個(gè)閉環(huán)控制的變頻節能系統的組成設備及其作用 (1) PLC選用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU224XP、DIDO模塊、AIAO模塊組成。PLC作為控制單元，是整個(gè)系統的控制核心。其主要的作用要體現以下幾方面：
① 完成對系統各種數據的采集以及數字量與模擬量的相互轉換。
② 完成對整個(gè)系統的邏輯控制及PID調節的運算。
③ 向觸摸屏提供所采集及處理的數據，并執行觸摸屏發(fā)出的各種指令。
④ 將PID運算的數據結果轉換成模擬信號，作為調節變頻器的輸出頻率的控制信號。
⑤ 通過(guò)通信電纜及USS4協(xié)議完成對變頻器內部參數讀寫(xiě)及控制。
(2) 觸摸屏采用SIEMENS公司MP370： 其主要作用如下
① 可實(shí)時(shí)顯示設備和系統的運行狀態(tài)。
② 通過(guò)觸摸向PLC發(fā)出指令和數據,再通過(guò)PLC完成對系統或設備的控制。
③ 可做成多幅多種監控畫(huà)面，替代了傳統的電氣操作盤(pán)及顯示記錄儀表等，且功能更加強大。
(3) 變頻器：采用SIEMENS公司440系列，通過(guò)USS4協(xié)議可由觸摸屏通過(guò)PLC設置其內部的部分參數，根據PLC發(fā)送過(guò)來(lái)的數據（模擬量）值調節水泵或風(fēng)機的轉速，并將其內部運行參數反饋到PLC。
(4) 壓力、溫度等傳感器：將被控制系統（水系統或風(fēng)系統）的實(shí)際參數值轉變成電信號上傳至PLC。
(5) 電氣元件：給PLC、觸摸屏、變頻器及傳感器等供電，完成各種操作及驅動(dòng)等。
4、觸摸屏畫(huà)面設計 觸摸屏畫(huà)面由ProTool等專(zhuān)用軟件進(jìn)行設計，然后先通過(guò)編程電腦調試，合格后再下載到觸摸屏。觸摸屏畫(huà)面總數應在其存儲空間允許的范圍內，各畫(huà)面之間盡量做到可相互及強制切換。
（1）主畫(huà)面的設計
一般的，可用歡迎畫(huà)面或被控系統的主系統畫(huà)面作為主畫(huà)面，該畫(huà)面可進(jìn)入到各分畫(huà)面。各分畫(huà)面均能一步返回主畫(huà)面。若是將被控主系統畫(huà)面作為主畫(huà)面，則應在畫(huà)面中顯示被控系統的一些住要參數，以便在此畫(huà)面上對整個(gè)被控系統有大致的了結。
（2）控制畫(huà)面的設計
該種畫(huà)面主要用來(lái)控制被控設備的啟停及顯示變頻器內部的參數，也可將變頻器參數的設定做在其中。該種畫(huà)面的數量在觸摸屏畫(huà)面中占的最多，其具體畫(huà)面數量由實(shí)際被控設備決定。
（3）參數設置頁(yè)面的設計
該畫(huà)面主要是對變頻器的內部參數進(jìn)行設定，同時(shí)還應顯示參數設定完成的情況，實(shí)際制做時(shí)還應考慮加密的問(wèn)題。
（4）實(shí)時(shí)趨勢頁(yè)面的設計
該畫(huà)面住要是以曲線(xiàn)記錄的形式來(lái)顯示被控值、變頻器的主要工作參數（如輸出頻率）等的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
（5）信息記錄頁(yè)面的設計
該畫(huà)面主要是記錄可能出現的設備損壞、過(guò)載、數值超范圍和系統急停等故障。另外該畫(huà)面還可記錄各設備啟停操作，作為憑證。
（6）節能畫(huà)面的設計
該畫(huà)面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數及實(shí)時(shí)節電狀態(tài)，以便向用戶(hù)展示變頻節能的好處，也可用來(lái)與其它的節電測量作比較。
5、PLC程序設計 PLC程序由S7-200專(zhuān)用編程軟件進(jìn)行設計，然后通過(guò)編程電腦下載到PLC進(jìn)行聯(lián)機調試，合格后即可使用。PLC在編程前應先對各功能程序段的地址進(jìn)行規劃，以免重復使用同一地址，造成誤動(dòng)。
（1）邏輯功能的設計
這部分程序主要是完成各變頻器、水泵（或風(fēng)機）的啟動(dòng)停止、聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖及自動(dòng)投切等等功能，一般在離線(xiàn)狀態(tài)下就能完成軟件邏輯功能的測試。
（2）PID功能的設計
通過(guò)S7-200中的PID向導可完成PID調節程序，具體應用時(shí)需根據實(shí)際被控設備及采樣設備決定其配置。
（3）采樣程序的設計
采樣元件使用標準配置時(shí)，應注意采樣AD轉換后的具體數據是否與PID及顯示等程序配套，實(shí)際制做時(shí)還應考慮采樣是多路且相關(guān)聯(lián)的情況。
（4）PLC與變頻器通信程序的設計
SIEMENS S7-200PLC與SIEMENS 430等變頻器的通信一般使用USS4協(xié)議程序來(lái)完成，該程序的主要目的是監控變頻器的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)。
（5）其它輔助程序的設計
PLC程序在實(shí)際編程過(guò)程中，需考慮對一些程序進(jìn)行修補，盡量減少程序漏洞，反復推敲，不斷的總結完善。
結束語(yǔ) 在閉環(huán)控制的變頻節能系統中采用觸摸屏可以使用戶(hù)簡(jiǎn)單直觀(guān)監控整個(gè)中央空調變頻節能系統及與其相關(guān)聯(lián)的設備和系統，提高了整個(gè)被控系統以及企業(yè)的自動(dòng)化程度和硬件檔次。隨著(zhù)微電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，觸摸屏本身的成本也在不斷的降低，再與PLC在系統中使用，實(shí)現了整個(gè)被控系統自動(dòng)化程度的質(zhì)的飛躍，這必將使觸摸屏與PLC被更多的應用在未來(lái)的各種生產(chǎn)系統中，并成為自動(dòng)化控制發(fā)展的一個(gè)亮點(diǎn)。
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