【正文】 感謝老師們四年來(lái)的教導(dǎo)，才使我有今天的收獲。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在蔣惠忠副教授的悉心指導(dǎo)下完成的。(3) 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟件方面的制作，掌握了如何根據(jù)實(shí)際需要來(lái)編寫PLC程序，以及制作相對(duì)應(yīng)的觸摸屏控制界面，對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置以通過(guò)外部控制器對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的控制。5 結(jié)束語(yǔ)本文運(yùn)用了觸摸屏、PLC和變頻器設(shè)計(jì)了一個(gè)變頻恒壓供水系統(tǒng)。參數(shù)設(shè)置列表如下：表5 參數(shù)設(shè)置列表功能代碼名稱設(shè)定值說(shuō)明F00數(shù)據(jù)保護(hù)0可變更數(shù)據(jù)F01頻率設(shè)定1電壓輸入（端子12）（DC0～12V）F02運(yùn)行本系統(tǒng)中變頻器的主要功能是根據(jù)FP0—A21特殊功能模塊輸出的模擬量來(lái)控制輸出電源的頻率，從而達(dá)到變頻調(diào)速的目的。界面中趨勢(shì)圖圖形設(shè)置為普通，顯示方向設(shè)為右，數(shù)據(jù)采樣設(shè)為20，翻頁(yè)設(shè)為6，采樣時(shí)間設(shè)為1，軸刻度中X軸與Y軸分配都設(shè)為10，通道設(shè)置中通道號(hào)設(shè)為1，通道地址設(shè)為DT212，當(dāng)前通道為通道1。文本內(nèi)容的正常顯示和操作還需要由D腳本作配合使用。由于文本畫面字地址為GP內(nèi)部寄存器LS2310，文本內(nèi)容的起始行間接地址自然就為L(zhǎng)S2311， 所以在X—Tag的模式設(shè)置中，文本畫面字地址設(shè)為L(zhǎng)S2310，文本內(nèi)容的起始行間接地址設(shè)為L(zhǎng)S2311；根據(jù)GP37W2的尺寸大小，在X—Tag的顯示格式設(shè)置中，顯示行數(shù)設(shè)為9，（每行）顯示字符數(shù)設(shè)為38。矩形框圈住的就是當(dāng)前窗口注冊(cè)的區(qū)域，數(shù)字“1”表示當(dāng)前的窗口注冊(cè)號(hào)為1，此號(hào)為唯一編號(hào)；Yes鍵由一個(gè)位開(kāi)關(guān)和一個(gè)功能開(kāi)關(guān)組成，其中位開(kāi)關(guān)運(yùn)算位地址設(shè)為R120，功能為復(fù)位，其作用是使U—Tag觸發(fā)信號(hào)復(fù)位，以便下次操作；功能開(kāi)關(guān)為畫面切換功能，其目標(biāo)值設(shè)為4；No鍵也有一個(gè)位開(kāi)關(guān)和一個(gè)功能開(kāi)關(guān)組成，功能和設(shè)置與Yes鍵一樣，只是其中的功能開(kāi)關(guān)畫面切換目標(biāo)值設(shè)為6。其中一個(gè)字開(kāi)關(guān)用來(lái)調(diào)操作指南文本顯示行,此開(kāi)關(guān)字地址設(shè)為L(zhǎng)S2311,常量設(shè)為1,功能為字設(shè)置；另一個(gè)字開(kāi)關(guān)用來(lái)調(diào)操作指南文本, 此開(kāi)關(guān)字地址設(shè)為L(zhǎng)S2310,其它與前一個(gè)字開(kāi)關(guān)相同；功能開(kāi)關(guān)設(shè)置為畫面切換，目標(biāo)值設(shè)為5，即切換至畫面5。而使用D腳本編寫程序后，能使GP本身完成一些數(shù)據(jù)處理，從而協(xié)調(diào)好與PLC的通訊工作。當(dāng)在一個(gè)畫面上重疊顯示多個(gè)窗口時(shí)，最后調(diào)用的窗口顯示在最前面，而在后面的窗口只需觸摸一下，就會(huì)調(diào)到前面來(lái)。L—Tag顯示的參考點(diǎn)被叫做圖形的中心點(diǎn)。L—Tag，意即圖形顯示。系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)的每個(gè)寄存器，都有特殊用途，分只讀或可寫。程序中是否需工頻運(yùn)行方式的判斷是通過(guò)系統(tǒng)的壓力反饋值與壓力目標(biāo)值的比較，在一定時(shí)間內(nèi)兩個(gè)值的差大于一定范圍時(shí)就投入工頻運(yùn)行方式，當(dāng)在有工頻運(yùn)行時(shí)一定時(shí)間內(nèi)兩個(gè)值的差小于一定范圍時(shí)將切斷工頻運(yùn)行的水泵電機(jī),程序流程圖如下：圖15是否需工頻運(yùn)行方式判斷程序流程圖本系統(tǒng)擬采用的TPT503壓力變送器的輸出電壓為0～10V，對(duì)應(yīng)0～1MPa，而此電壓反饋信號(hào)若輸入FP0A21模擬量輸入輸出模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換后對(duì)應(yīng)數(shù)字量為0～2000，故在程序設(shè)計(jì)中把用戶從觸摸屏輸入的壓力目標(biāo)值自動(dòng)乘以后再運(yùn)用數(shù)據(jù)傳送指令調(diào)入PID調(diào)節(jié)設(shè)置參數(shù)中的壓力目標(biāo)值參數(shù)，參數(shù)換算程序段如下：PID調(diào)節(jié)指令程序：本程序的PID調(diào)節(jié)每2秒執(zhí)行一次并輸出調(diào)節(jié)值，上述程序段中的WY2為模擬量輸入/輸出模塊的輸出通道。由于從觸摸屏傳送到PLC數(shù)據(jù)寄存器的時(shí)間信息是4位BCD碼，故運(yùn)用F81高級(jí)指令轉(zhuǎn)換成16位數(shù)據(jù)，并由F32高級(jí)指令取得整點(diǎn)時(shí)間信息。這里只針對(duì)PID指令進(jìn)行詳細(xì)介紹。它所使用的內(nèi)部繼電器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等，都是由軟件實(shí)現(xiàn)的，使用方便、修改靈活，這是傳統(tǒng)的繼電器的硬件連接無(wú)法比擬的。各種功能切換和指令的輸入既可以使用鍵盤上的快捷操作鍵操作，也可用鼠標(biāo)單擊圖標(biāo)操作，使用很方便。觸摸屏與PLC的通信線內(nèi)部構(gòu)成：在PLC連接端，通信線由三苾組成，標(biāo)號(hào)分別為S、R、G；在觸摸屏連接端，由一個(gè)25苾的接線端子組成，通信線中對(duì)應(yīng) S、R、G的三苾分別與7號(hào)針連接，同時(shí)必須把4號(hào)針和5號(hào)針短接，示意圖如下： 圖12 PLC—GP通信連接示意圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括PLC的編程、觸摸屏監(jiān)控界面的制作以及變頻器運(yùn)行模式的參數(shù)設(shè)置。表XXX列出了模擬模式切換開(kāi)關(guān)的設(shè)置組合。 PLC輸入輸出端子的電路連接PLC和模擬量輸入/輸出模塊的工作電源以及輸入輸出端子都由24V直流電源供電，其中輸入輸出端子的電路連接方式如下圖所示(圖中的電源均為24V直流電源):圖8 FP0—C32CT端子接線圖 (I/O連接器)在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，PLC的輸出共用到4點(diǎn)，對(duì)應(yīng)如下：Y1————KA1 Y2————KA4Y3————KA2 Y4————KA3圖9 PLC輸出點(diǎn)與繼電器線圈接法示意圖此連接中還使用二極管與中間繼電器線圈并聯(lián)以保護(hù)PLC輸出點(diǎn)免受電流的沖擊。本課題因考慮到能擴(kuò)展FP0—A21模擬量輸入/輸出模塊以及能與觸摸屏的通信問(wèn)題,選用了FP0—C32CT型PLC。因此在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，選擇合適PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)就成為一個(gè)重要的考慮因素。對(duì)于通用變頻器單元，變頻器一般是指包括整流電路和逆變電路部分的裝置。包括整流電路（工頻電源的電流變換成直流電且對(duì)直流電進(jìn)行平滑濾波）和逆變電路（直流電路變換成各種頻率的交流電）兩部分。 還可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet不增加工廠成本的情況下接入工廠現(xiàn)有的局域網(wǎng)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和機(jī)器的過(guò)程監(jiān)控?？捎糜趨?shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)、并以曲線、動(dòng)畫等形式描繪自動(dòng)化控制的過(guò)程，并可簡(jiǎn)化PLC的控制程序。比較之模擬儀表、操作臺(tái)控制的優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小，幾乎不占空間；（2）連線簡(jiǎn)單化；（3）能儲(chǔ)存大量的數(shù)據(jù)（配方數(shù)據(jù)和采樣數(shù)據(jù)）；（4）通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和機(jī)器的遠(yuǎn)程監(jiān)控。電阻型觸摸屏比其它類型的觸摸屏可靠性高，適用于各種工業(yè)環(huán)境。圖5 模擬量輸入/輸出模塊的I/O接口FP0A21的I/O分配是由安裝的位置來(lái)決定的，其I/O編號(hào)如表1所示。 圖3 I/O連接器前視圖FP0—C32CT型PLC只有晶體管式輸出型，為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載，其NPN晶體管輸出型和PNP晶體管輸出型如圖4所示： (a)NPN型 (b)PNP型 圖4 兩種晶體管輸出型示意圖 模擬量輸入/輸出模塊FP0—A21型特殊功能模塊。n 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。n 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。PLC具有以下特點(diǎn):n 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。選用的方法有查表法和查選用曲線法，在產(chǎn)品樣本中直接列出在不同額定工作電壓下的額定工作電流和可控制電動(dòng)機(jī)的功率，按電動(dòng)機(jī)功率或額定工作電流，用查表法選用接觸器，也要通過(guò)計(jì)算來(lái)得到電動(dòng)機(jī)額定電流Ie，再選取相應(yīng)的交流接觸器，計(jì)算公式如下所示：電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率=3UeIeCOSΦη其中：Ue－電動(dòng)機(jī)的額定電壓；　　　Ie－電動(dòng)機(jī)的額定電流；　　　COSΦ－電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)；　　　η電動(dòng)機(jī)的效率。由中間繼電器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)4個(gè)交流接觸器線圈的控制，而中間繼電器的觸點(diǎn)的控制則由PLC控制繼電器的線圈實(shí)現(xiàn)，這樣就在實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了PLC對(duì)4個(gè)交流接觸器的控制，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)PLC輸出點(diǎn)的保護(hù)。水泵電機(jī)切換：此部分為整個(gè)控制系統(tǒng)的主要控制對(duì)象部分（兩個(gè)水泵電機(jī)），包括有4個(gè)同型號(hào)的交流接觸器、一個(gè)變頻器（FVRE11S）和一個(gè)熱繼電器，其中的兩個(gè)小型斷路器的設(shè)置主要是作為下面元器件更換時(shí)的電路可靠切斷用的（下同）。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖見(jiàn)附圖，說(shuō)明如下：電源進(jìn)線控制：此部分主要是為方便對(duì)系統(tǒng)電源的操作而設(shè)計(jì)的，使得不必打開(kāi)控制柜就可以對(duì)系統(tǒng)的總電源進(jìn)行控制，既安全又方便。系統(tǒng)擬采用兩臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵及電機(jī)節(jié)能又可靠。后來(lái)增加了微機(jī)加 PLC 監(jiān)控系統(tǒng), 提高了自動(dòng)化程度。國(guó)內(nèi)的許多專家