PLC变频器及触摸屏综合应用技术

PLC\\变频器及触摸屏综合应用技术

作者：张学平 高 梅

来源：《中国科技纵横》2010年第22期

摘要： PLC、变频器及触摸屏在工业控制上的综合应用，使工程设备自动化水平更上一个新的台阶。文章从技术应用角度出发，通过螺杆泵综合性能检测装置的功能设计、工作原理以及操作流程，介绍了PLC、变频调速器和触摸屏自动化工程领域的组合应用技术。 关键词：PLC 变频器 触摸屏 螺杆泵 性能检测

PLC（可编程序控制器）、变频器和触摸屏是微电子技术、自动控制技术以及通信技术发展的产物。PLC具有体积小、灵活性强、可靠性高、控制功能完善及安装接线简单优点，在工业控制中得到广泛的应用。无论是新设备的开发，还是旧设备的改造，PLC是首选控制设备，成为现代化工业控制的支柱产品。变频器主要用于交流电动机的调速，从工业设备到家用电器，都在使用变频器调速技术，它节能、安全、可靠等优点是其它调速装置无法比拟的。触摸屏是近几年发展起来的一种智能化操作终端，操作者通过轻轻触摸安装在显示器前端的触摸屏，系统根据手指触摸到的按钮或菜单的位置来选择操作输入信息，将其传送至CPU，通过CPU发出的命令执行相应的动作。通过专业图形制作软件，可以设计出丰富多彩、独具个性的操作界面，越来越引起设计工程师和设备操作者的重视和喜爱。

1 检测系统结构组成

系统主要由螺杆泵组、PLC、变频器、触摸屏、压力计、流量计及电动调节阀组成。PLC通过自带的PID转换模块将系统压力、流量模拟信号，进行运算与设定的压力参数进行比较，控制电动调节阀，PLC和触摸屏进行通信，实现数据交换。变频器用于螺杆泵在负载下调速起动，并满足螺杆泵在多段速的性能测试。触摸屏用于系统的操作、测试参数的设定及测试结果的显示。压力计和流量计测量系统压力值和流量值，输出为DC4～20mA电流信号或DC0～10V电压信号。电动调节阀用来控制检测系统压力。

2 检测系统工作原理

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该系统电动调节阀在测试开始及结束时，都处于最大开启状态，各规格螺杆泵额定转速和额定工作压力通过触摸屏进行设置存储。系统加电，各仪器、仪表显示正常后，通过触摸屏选择测试泵类型，触摸测试“自动运行”按钮，螺杆泵开始转动，经一段延时待泵运行正常后，按设定的压力参数，自动控制电动调节阀，PLC检测到系统压力达到设定压力值后，发出指令，电动调节阀停止动作。此时即可通过触摸屏观察并记录泵流量数据。触摸屏通过和计算机联机，可实现测试数据远程传输和在线打印。

3 PLC、变频器及触摸屏选择和设置 3.1 PLC控制单元

本测试系统采用三菱公司的FX2N系列PLC，选择8点开关量I/O输入输出，带有模拟量输入输出模块和通信模块，PLC程序设计采用三菱公司的编程软件GX Developer Ver.7 ，软件具有完善的编程功能，可进行离线编程，在线调试和运行监视。通信模块配备了标准USB端口和两个串行通信接口（RS-232C和RS-485），利用USB端口与上位机通信，利用RS-485与触摸屏进行通信。 3.2 变频器调速单元

变频器的选择必须使工作电压和泵驱动交流电动机额定电压一致，容量应该与其驱动交流电动机功率匹配。通过变频器操作面板设置泵启动加速时间和运行频率，参数设定完后，运行方式转换到外部程序运行模式，这样可以利用触摸屏选择试验频率，达到控制泵运行速度的目的。

4 测试系统界面设计和运行操作

第一步：接通测试系统电源，触摸屏自检后自动进入初始待机画面， 如图二。

第二步：触摸初始待机画面中“运转准备”按钮，进入测试系统主画面，如图三。在系统所有参数预先进行设置的状况下，可触摸主画面 “自动运行”按钮，系统自动进行测试动作，否则要先进行下步参数设置工作。

第三步：设置或检查测试参数，触摸“参数设定”按钮，进入“参数设定”画面，如图四。在“参数设定”画面，可以设置系统压力、运行频率（转速），选择测试泵类型，设置完后点击

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“主画面”返回到系统主画面，也可点击“点动画面”进行微动试运行；点击“全部复位”可以清除设置的参数以及所有的报警记录。

第四步：参数设置完后点击“主画面”返回到系统主画面，触摸“自动运行”按钮，系统进入测试状态，并切换到“运行画面”，如图五。测试完成后，触摸“正常停止”按钮，系统自动进入待机画面，等待下一次测试工作。

在系统发生故障时，触摸“紧急停止”，系统立即停止工作，并出现故障报警画面，通过查看报警记录排除故障后，系统自动进入待机画面，可以继续进行测试工作。 5 结语

在螺杆泵测试系统中，通过PLC、变频器和触摸屏三者组合应用，利用PLC灵活易变的编程技术、变频器的多段速运行及触摸屏界面丰富的特点，可使一套测试装置满足不同规格的螺杆泵的测试要求，保证了测试系统的安全、高效的运行，使螺杆泵产品性能评定技术更完善、科学，促进装备制造业自动化水平更上一个新的台阶。

参考文献:

[1] 史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社.2004.2. [2] 三菱电机培训教材：三菱变频调速器FR-A540使用手册.2001. [3] 三菱电机培训教材：GOT900系列三菱图形操作终端.2001.