PLC、触摸屏和变频器综合应用技术：认识变频器

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P1007
用DIN1、DIN2、DIN3、DIN4四个输入端来选择15段频率。
DIN4 (P0704)
DIN3 （P0703)
DIN2 （P0702)
DIN1 （P0701)
运行频率
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变频器多段速控制2
任务导入
利用MM440变频器实现电动机三段速频率运转。其中，DIN3端 口设为电动机起停控制，DIN1和DIN2端口设为三段速频率输入选择， 三段速度设置如下：
第一段：输出频率为15Hz，电动机转速为429r/min； 第二段：输出频率为35Hz，电动机转速为1001r/min； 第三段：输出频率为50Hz，电动机转速为1430r/min。
1）参数复位
参数号 P0010 P0970
参数描述 调试参数过滤器
设置 30 1
2）设置电动机参数 为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。
参数号 P0010 P0100 P0304 P0305 P0307 P0310 P0311 P3900
出厂值 0 0 230 3.25 0.75 50 0
设置值 1 0 380 0.2 0.04 50 1430 1
说明 快速调试 功率以KW表示，频率为50Hz 电动机额定电压（V） 电动机额定电流（A） 电动机额定功率（KW） 电动机额定频率（Hz） 电动机额定转速（r/min） 结束快速调试

学习情境3 触摸屏画面制作软件的使用
三菱触摸屏的用户画面制作软件有FX-PCS-DU/WIN-C和GTDesigner等，前者主要用于制作F900系列触摸屏的画面，后者用 于高档触摸屏（如A900系列、GT11系列、GT15系列）画面的 制作，也可用于F900系列触摸屏。 这里主要介绍GT-Designer2 软件的使用。 1、新建工程
图6-7 新建/打开工程画面
6-8 新建工程向导画面 图6-9 GOT系统设置画面
图6-10 GOT系统确认画面 图6-11 选择连接机器画面
图6-12 连接机器端口设置画面 图6-13 通信驱动程序选择画面
图6-14 连接机器设置确认画面 图6-15 画面切换软元件设置画面
图6-16 向导结束画面
1、GT1155-Q-C的功能 触摸屏安装在控制面板或操作面板的表面上并连接到PLC。通 过触摸屏画面可以监视各种设备并改变PLC数据。触摸屏画面主 要有以下几个常用的功能：
1) 画面显示功能。GT1155-Q-C的画面分为系统画面和用 户画面。图6-6为系统主菜单画面，同时按下GOT画面的左右上 方 两点，可实现系统画面与用户画面的切换。正常工作时，系 统上电后，屏幕显示用户画面。
图6-5所示是触摸屏的外观，由于这种液晶显示器具有人体 感应功能，当用手指触摸屏幕上的图形时，可以发出操作指令， 所以称为触摸屏。当触摸的画面不同或触摸画面的部位不同时， 发出的指令也不一样。
图6-5 触摸屏外观 按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，把触摸屏分为 电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式四类。 三菱公司生产的触摸屏有F900系列、A900系列、GT11和 GT15系列，种类达数十种，而GT11和F900系列触摸屏是目前应 用最广泛的，现以GT11系列的典型产品GT1155-Q-C为例来说触 摸屏的使用。

PLC自动控制技术在变频器中的应用随着工业自动化技术的不断发展，PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）自动控制技术在工业生产中的应用变得越来越广泛。

而在自动化控制系统中，变频器也是一个非常重要的设备，它能够通过改变电机的转速，实现对设备的精确控制。

本文将讨论PLC自动控制技术在变频器中的应用。

一、变频器简介我们来了解一下什么是变频器。

变频器，又称变频调速器，是一种用于调节电动机运行速度的装置。

它通过改变电机的供电频率和电压，来控制电机的转速，从而实现对设备的精确控制。

变频器广泛应用于各种工业生产领域，如机械制造、化工、食品加工等。

它能够提高生产效率，降低能耗，延长设备使用寿命，是现代工业生产过程中不可或缺的重要设备之一。

二、 PLC自动控制技术的特点PLC自动控制技术是一种通过程序控制来实现自动化操作的技术。

相比于传统的手动控制方式，PLC自动控制技术具有以下特点：1. 灵活性：PLC控制系统可以根据用户需求编写不同的程序，实现各种复杂的控制操作。

2. 可靠性：PLC控制系统采用数字化控制和逻辑运算，能够提高系统的稳定性和可靠性。

3. 扩展性：PLC控制系统可以通过扩展模块和接口实现功能的扩展，满足不断变化的生产需求。

4. 易操作性：PLC控制系统具有良好的人机界面，操作简单直观，易于维护和管理。

由于这些特点，PLC自动控制技术在工业生产中获得了广泛的应用，成为了工业自动化控制系统的核心技术。

在工业生产中，变频器和PLC自动控制技术通常是相互配合的。

PLC控制系统通过采集各种传感器的信号，对生产过程进行监测和控制，而变频器则根据PLC控制系统的指令，实现对电机的精确调速。

下面我们将详细介绍PLC自动控制技术在变频器中的应用。

1. 速度控制在工业生产中，很多设备都需要根据不同的生产需求调节工作速度。

以传统方式实现速度控制往往比较复杂，而且精度不高。

而利用PLC控制系统和变频器配合工作，可以实现对设备速度的精确控制。

PLC、触摸屏、变频器综合控制训练（一）西门子TP177B PN/DP触摸屏的使用任务：1、画出两个画面，名称分别为离线模拟和在线模拟，互相能够切换。

都有三个带文字的按钮、两个圆形指示灯。

2、按下“点动”按钮，1号设备指示灯亮；松开“点动”按钮，1号设备指示灯灭。

按下“启动”按钮，2号设备指示灯亮；按下“停止”按钮，2号设备指示灯灭。

3、离线模拟画面可以直接仿真，在线模拟画面需要PLC控制。

组态过程：1、创建一个空项目，设备选择TP 177B Color PN/DP，设备设置：作者：自己名字，注释：当前日期（20150402）。

2、组态1个连接。

名称：连接_1（默认值。

也可改为：PLC），通讯驱动程序：SIMATIC S7 200；触摸屏接口：1F1B，网络：PPI，波特率：9600。

3、组态7个变量。

2个内部变量分别为：1号设备模拟、2号设备模拟，数据类型：Bool。

5个外部变量分别为：启动按钮-M0.0、停止按钮-M0.1、点动按钮-M0.2、1号设备-Q0.0、2号设备-Q0.1，连接：连接_1，数据类型：Bool，采集周期100ms。

变量表如下：4、组态2个画面，名称分别为离线模拟和在线模拟，各自加一个切换按钮，按钮名称与画面名称一致（可以从项目视图直接拖入相关画面）。

5、离线模拟画面组态。

（1）组态3个按钮，与变量名称对应。

点动按钮控制1号设备模拟，启动和停止按钮控制2号设备模拟。

如：点动按钮属性设置：按下- SetBit-1号设备模拟，释放-ResetBit-1号设备模拟。

（2）组态2个指示灯，也可由图形库中调出。

对应变量分别为1号设备模拟、2号设备模拟。

如1号设备指示灯属性设置：动画-可见性-启用“1号设备模拟”-可见；或者改为：动画-外观-启用“1号设备模拟”-0背景色“白”-1背景色“红”。

（注意：两种动画效果不要同时启用）（3）组态3个文本域，名称分别为：离线模拟画面（画面最上方）、1号设备、2号设备（指示灯上方）。

触摸屏与PLC及变频器控制系统的应用摘要：在现代自动化领域可编程序控制器(PLC)、触摸屏及变频器一直起着重要的作用。

组合应用PLC、触摸屏及变频器，采用通信方式对变频器进行控制来实现系统控制功能，用户可以通过触摸屏控制系统的运行。

通过触摸屏和PLC联合使用，能够在触摸屏中直接设定目标值与理论值进行比拟。

并可实时监控到系统中实际值的大小，实现报警、诊断等功能。

关键词：触摸屏、PLC控制系统、变频器一、引言触摸屏是结合显示器使用的一种绝对坐标定位系统，反映速度快，节省空间，易于交流，操作灵便的输入设备；可编程控制器（PLC）有运算速度快、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用便利、编程方便、抗干扰能力强等特点；变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果。

利用触摸屏、PLC及变频器配合应用是提升电气自动化控制工作效率，促使电气工程逐步实现自动化。

二、触摸屏、PLC及变频器的工作原理1.触摸屏1.1 触摸屏的原理为了操作上的方便，人们用触摸屏代替鼠标或键盘。

工作时，我们必须首先用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。

触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接受触摸信号，并将它转换成触点坐标，再送给CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

1.2 触摸屏的主要类型（1）电阻式触摸屏利用压力感应进行控制电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属(透明的导电电阻)导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理光滑防擦的塑料层它的内表面也涂有一层涂层在他们之间有许多细小的(小于1/1000英寸)的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器控制器侦测到这一接触并计算出(X，Y)的位置，再根据模拟鼠标的方式运作这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。

触摸屏“停止按钮” SB1按钮 SB2按钮 SB3按钮 KM 存储器 存储器
M0.0
M0.1 I0.7 I1.0 I1.1 Q0.0 VW20 AQW0
启动按钮
停止按钮 紧急停车 启动 停止 控制电动机 触摸屏设定转速 模拟量输出存储器
3. 故障控制
字 字节 位 故障 信息 输入 MB1 0 M11. 7 M11. 6 M11. 5 M11.4 紧急停 车 I0.7 事故信息MW10 MB11 M11.3 车门打开 故障 I0.6 M11.2 变频器 故障 I0.5 M11.1 控制电路 跳闸 I0.4 M11.0 主电路 跳闸 I0.3
四、编写PLC控制程序 1. 电动机转速的测量与显示
图7.10 旋转编码器接线
类别
地址 SMB37
作用 控制字节
高速计数器HSC0
触摸屏显示的当前转速 定时器
SMB38
HC0 VW10 T38
初始值
当前值 速度显示存储器 采样时间
2. 电动机的启动/停止与调速
符 号
地 址
注
释
触摸屏“启动按钮”
任务实施
一、主电路
二、PLC控制电路
三、触摸屏的组态 1. 建立触摸屏与PLC的通讯连接
2. 创建变量
3. 组态监控画面
4. 组态设置画面
5ห้องสมุดไป่ตู้ 报警的组态 （1）报警类别的设置
（2）离散量报警的组态
（3）模拟量报警的组态
（4）报警窗口和报警指示器的组态
监控画面应用模板
设置画面应用模板
3. PID指令
LAD STL 说 明 TBL：参数表起始地址VB， 数据类型：字节 LOOP：回路号，常量（0~7）， 数据类型：字节

线和参数设置； 熟悉变频器多段调速的参数设置和外部端子的
接线；
技能目标
能根据项目要求, 熟练地使用三菱公司 的GT-Designer编程软件编制触摸屏程序，并 写入触摸屏与PLC进行联机调试运行；
掌握变频器的基本操作和外部端子的功 能，能根据控制要求进行参数设置；
能运用PLC、触摸屏和变频器进行综合控 制，解决工程实际问题；
3. 用户画面的制作
用户画面的制作过程即是使用各种绘图工具在打开的 画面中制图的过程。下面通过一个具体的例子来学习用户 画面的制作。 举例：试设计一个用触摸屏控制小车往返运行的PLC 控制系统。控制要求如下： (1)按触摸屏上的“开始前进”按钮，小车开始前进运行 （电动机正转）；按“开始后退”按钮，小车开始后退运 行（电动机反转）； (2)小车前进运行、后退运行或停止时均有文字显示； (3)具有小车的运行时间设置及运行时间显示功能； (4)按“停止”按钮或运行时间到，小车即停止运行。
（1）软元件分配及系统接线图
Y1：前进指示 Y2：后退指示 D1：运行时间设定 D3：实际运行时间
1)触摸屏软元件分配
M1：开始前进（OFF状态）/正在前进（ON状态） M2：开始后退（OFF状态）/正在后退（ON状态） M3：停止（ON状态）/停止中（OFF状态）

2) PLC软元件分配
Y1：前进（正转）接触器
二 相关知识点
1. 三菱F940GOT的性能及基本工作模式 (1) F940GOT的基本功能 三菱F940GOT的显示画面为5.7寸，规格具有
F940GOT-BWD-C(双色)、F940GOT-LWD-C(黑白) 、 F940GOT-SWD-C(彩色)三种型号，其双色为蓝白2色， 黑白为黑白2色，彩色为8色，

2.
(1) 指令用法及使用注意事项 (2) 应用举例 如图3-7所示，常开触点M102前面的指令已经将触 点Y0、X3、M101、X4串并联为一个整体，因此,OR M102指令 把常开触点M102并联到该电路上。
2.
表3-3 触点串、并联指令要素表
(1) 指令用法及使用注意事项
图3-5 连续输出
•3）ANB是并联电路块的串联连接指令，ORB是串联电路块的并联连接 指令。ANB和ORB指令都不带元件号，只对电路块进行操作，可以多次 重复使用。但是，连续使用时，应限制在8次以下
(2) 应用举例 图3-8 为电路块连接指令ANB、ORB指令应用举例。
图3-8 电路块连接指令ANB、ORB指令应用举例
1. 梯形图方案和指令程序设计
1)起动：当要起动时，按起动按钮SB1(X0)，起动信号X0变为ON， 如果这时X1(停止按钮提供的信号)和X2(热继电器提供的信号)为 OFF，则常闭触点X1、X2闭合，线圈Y0“通电”，它的常开触 点同时接通。 2)保持：放开起动按钮，X0变为OFF，其常开触点断开，但由于 Y0的常开触点此时是接通的，而X1、X2常闭触点仍然接通，所 以Y0仍为ON，这就是“自锁”或“自保持”功能。 3)停止：当要停止时，按X1，X1为ON，它的常闭触点断开，停 止条件满足，使Y0的线圈“断电”，Y0常开触点断开。 1)在方法一的梯形图中，用X1、X2的常闭触点；而在方法2中， 用X1、X2的常开触点，但它们的外部输入接线却完全相同。
(2) 应用举例 如图3-11所示，将NOP指令取代LD X003和AND X 004指令，梯形图结构将有较大幅度的变化。
图3-11 NOP指令应用举例
6. 热继电器过载信号的处理
•如果热继电器属于自动复位型，即热继电器动作后电动机停转，串接 在主电路中的热继电器的热元件冷却，热继电器的触点自动恢复原状。 如果这种热继电器的常闭触点仍然接在PLC的输出电路，电动机停转后 过一段时间会因热继电器的触点恢复原状而自动重新运转，可能会造 成设备和人身事故。因此，有自动复位功能的热继电器的常闭触点不 能接在PLC的输出电路，必须将它的触点接在PLC的输入端(可接常开触 点或常闭触点)，借助于梯形图程序来实现过载保护。如果用电子式电

一 、触摸屏画面设计软件的使用方法
• EasyManager是整套 eView MT500 软件的 系统综合软件，整个 eView MT500 系统共 包含 3 个模块：EasyLoad[Upload(上传)和 Download(下载)] ，EasyWindow(在线模拟 和 离 线 模 拟 ) 及 Easy builder。
也会显示。
添加位状态指示灯的过程
1. 按下位状态指示灯图标 ，将弹出如下对话 框:
2. 填写[一般属性]页的内容 : 描述： 分配给位 状态指示灯的参考名称 。 (不显示) 读取地 址：控制位状态指示灯的状态 ， 图形 ，和 标签等的 PLC 的位地址 。 属性：通常只显 示对应状态的图形 ，该图形不闪烁 。 闪烁 状态 0(或 1)时的图形： 当读取地址状态为 OFF 时显示稳定的状态为 0 的图形 ， 当状 态为 ON 时显示状态为 0 或 1 的图形，并 且其显示效果是闪烁的 。闪烁频率由“ 闪 烁频率 ”设置。
3. 跳到[图形]页 :选择相应的向量图或位图来 显示位地址状态并表示触控区域。
4. 跳到[标签]页 :填入要显示的文字。
5. 按下[确定] ， 调整位状态切换开关的位置 和大小。
三 、触摸屏与PLC变频器的组合应用
任务1 请设计一 电机控制系统 。要求在触摸屏上发出正转 启动、反转启动、设定频率等命令； 能根据传感器所检测 的信号决定变频器高低两种频率输出。
选择合适的位图库，这里选择 bmp1.blb 。按下[打开]按钮。
弹出如下对话框 ，选择第一个位图 ，按下[确认]按钮。
将返回到图形选择对话框 ，按下[确定]：
在屏幕上按下鼠标左键 ，把元件放置如下所示
4. 选择菜单[文件]/[保存] ，接着选择菜单[工具 /[编译] 。 置的开关在您点击它时将可以来 回切换

(2)触摸屏的基本工作模式及与计算机、PLC的连接 作为PLC的 图形操作终端，触摸屏必须与PLC联机使用，通过操作人员手指 与触摸屏上的图形元件的接触发出PLC的操作指令或显示PLC运
行中的各种信息。
图6-3 计算机与触摸屏的连接 图6-4 触摸屏与PLC的连接
(2)触摸屏的基本工作模式及与计算机、PLC的连接 作为PLC的 图形操作终端，触摸屏必须与PLC联机使用，通过操作人员手指 与触摸屏上的图形元件的接触发出PLC的操作指令或显示PLC运
(2)触摸屏画面设计 根据系统的控制要求及触摸屏的软元件分配， 触摸屏的画面如图6-9、图6-10所示。
图6-22 “数值显示”对话框
(2)触摸屏画面设计 根据系统的控制要求及触摸屏的软元件分配， 触摸屏的画面如图6-9、图6-10所示。
图6-23 “新屏幕”对话框
(2)触摸屏画面设计 根据系统的控制要求及触摸屏的软元件分配， 触摸屏的画面如图6-9、图6-10所示。
三菱PLC触摸屏和变频器应用技术
主编 曹菁
1)了解触摸屏相关知识，掌握触摸屏的简单应用。 2)熟悉GT—Designer编程软件的使用，掌握图形、对象的操 作和属性的设置。 3)了解变频器的工作原理、基本结构和各基本功能参数的意 义。 4)熟悉变频器操作面板和外部端子组合控制的接线和参数设 置。 5)熟悉变频器多段调速的参数设置和外部端子的接线。 1)能根据项目要求, 熟练地使用三菱公司的GT—Designer编程 软件编制触摸屏程序，并写入触摸屏与PLC进行联机调试运 行。
图6-24 “触摸键”对话框“返回”的设置
(3)PLC程序 PLC梯形图程序如图6-25所示。
图6-25 PLC梯形图程序
(4)程序下载和系统调试

图5-9 SET、RST的使用
5.1.6 脉冲输出指令PLS/PLF
脉冲输出指令如表5-6所示。 1．用法示例 2．使用注意事项
符号、名称 功 能
PLS上升沿脉冲
上升沿微分 输出
电路表示
操作元 件
程序步
Y，M
2
PLF下降沿脉冲
下降沿微分 输出
Y，M
2
5.1.7 脉冲式触点指令 LDP/LDF/ANP/ANF/ORP/ORF
2．设计的步骤
（1）通过分析控制要求，明确控制任 务和控制内容；
（2）确定PLC的软元件（输入信号、 输出信号、辅助继电器M和定时器T）， 画出PLC的外部接线图；
（3）将控制任务、要求转换为逻辑函 数（线圈）和逻辑变量（触点），分析 触点与线圈的逻辑关系，列出真值表；
（4）写出逻辑函数表达式；
（2）确定PLC的输入信号和输出信号， 画出PLC的外部接线图。
（3）确定PLC梯形图中的辅助继电器 （M）和定时器（T）的元件号。
（4）根据上述对应关系画出PLC的梯 形图。
（5）根据被控设备的工艺过程和机械 的动作情况以及梯形图编程的基本规则， 优化梯形图，使梯形图既符合控制要求， 又具有合理性、条理性和可靠性。
图5-36 电动机正反转的外部接线图
图5-37 电动机正反转的继电器电路图所对应的梯形图
图5-38 电动机正反转的优化梯形图
5.4.2 逻辑法
1．基本方法
用逻辑法设计梯形图，必须在逻辑函 数表达式与梯形图之间建立一种一一对应 关系，即梯形图中常开触点用原变量（元 件）表示，常闭触点用反变量（元件上加 一小横线）表示。
2．单台电动机的两地控制
（1）控制要求
按下地点1的起动按钮SB1或地点2的 起动按钮SB2均可起动电动机；按下地点1 的停止按钮SB3或地点2的停止按钮SB4均 可停止电动机运行。

及其在控制电路中的作用。 2.熟悉常用电气控制电路的控制特点和应用。 3.熟悉三相异步电动机起动、制动和正反转运行控制电路的工
作原理。 4.了解现代低压控制电器及其应用和发展。 1.能根据项目要求，选配合适型号的低压电器。 2.能根据项目要求，熟练画出控制电路原理图，并进行装配。 3.掌握常用电气控制电路的调试和维修方法。 4.能熟练地看懂接触器、继电器控制电路图样。
一、项目任务
二、项目分析
1.低压配电电器 2.低压控制电器
三、相关知识点
1.低压配电电器
(1) 熔断器 熔断器是在控制系统中主要用作短路和过载保护的电 器，使用时串联在被保护的电路中，当电路发生短路故障，通过熔
断器的电流达到或超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体
熔断，从而自动分断电路，起到保护作用。 (2) 刀开关 刀开关的种类很多，最常用的是由刀开关和熔断器组 合而成的负荷开关。 (3) 组合开关 组合开关可用作转换开关，也可用作隔离开关，它 体积小、触头对数多、接线方式灵活、操作方便，常用于交流50H z、380V以下及直流220V以下的电气控制电路中，供手动不频繁的 接通和断开电路、换接电源和负载，以及5kW以下小功率异步电动 机的起停和运转。 (4) 低压断路器
2.交流接触器等低压电器的拆装
(1)交流接触器的拆卸 (2)交流接触器的检修 (3)交流接触器的装配 按拆卸的逆顺序进行装配。 (4)交流接触器触头压力的调整 触头压力的测量与调整一般用纸条 凭经验判断，将一张厚约0.1mm，比触头稍宽的纸条夹在触头间，
使触头处于闭合位置，用手拉动纸条，若触头压力合适，稍用力纸
图1-33 光敏继电器外形
3.光敏继电器
图1-34 JG—D型光敏继电器电路原理