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[西门子] 【实例】变频器、触摸屏、PLC的综合运用,边学边用边实践!

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发表于 2024-3-16 09:36:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
某XX机的控制系统设计

有一个某Xx机,主机由7.5kW的电动机带动,根据原材料料不同,要求速度在一定的范围内无极可调,且要求原材料太多或者卡死设备时系统能及时保护;机器上配有冷却水,冷却水温度不能超过50℃,而且冷却水管不能堵塞,也不能缺水,堵塞和缺水将造成严重后果,冷却水的动力不在本设备上,水温和压力要可以显示。


01硬件系统集成

①分析问题。

根据已知的工艺要求,分析结论如下。

a.主电动机的速度要求可调,所以应选择变频器。

b.系统要求有卡死设备时,系统能及时保护。当载荷超过一定数值时(特别是电动机卡死时),电流急剧上升,当电流达到一定数值时即可判定电动机是卡死的,而电动机的电流是可以测量的。

因为使用了变频器,变频器可以测量电动机的瞬时电流,这个瞬时电流值可以用通信的方式获得。

c.很显然这个系统需要一个控制器,PLC、单片机系统都是可选的,但单片机系统的开发周期长,单件开发并不合算,因此选用PLC控制,由于本系统并不复杂,所以小型PLC即可满足要求。

d.冷却水的堵塞和缺水可以用压力判断,当水压力超过一定数值时,视为冷却水堵塞,当压力低于一定的压力时,视为缺水,压力一般要用压力传感器测量,温度由温度传感器测量。因此,PLC系统要配置模拟量模块。

e.要求水温和压力可以显示,所以需要触摸屏或者其他设备显示。

②硬件系统集成。

a.硬件选型。

•小型PLC都可作为备选,由于西门子S7-200 SMART系列PLC通信功能较强,而且性价比较高,所以初步确定选择S7-200 SMART系列PLC,因为PLC要和变频器通信占用一个通信口,和触摸屏通信也要占用一个通信口,CPU SR20 有一个编程口(PN),用于下载程序和与触摸屏通信,另一个串口则可以作为USS通信用。

由于压力变送器和温度变送器的信号都是电流信号,所以要考虑使用专用的AD模块,两路信号使用EMAI4是适当的选择。由于CPU SR20的I/O点数合适,所以选择CPU SR20。

•MM440是一款功能比较强大的变频器,价格适中,可以与S7-200 SMART很方便地进行USS通信,所以选择MM440变频器。触摸屏选择西门子的Smart 700 IE。

b.系统的软硬件配置。

•1台CPU SR20。•

1台EM AE04。

•1台Smart 700IE触摸屏。

•1台MM440变频器。

•1台压力传感器(含变送器)。

•1台温度传感器(含变送器)。

•1套STEP7-MicroWin SMART V1.0。

•1套WINCC FLEXIBLE 2008 SP4。

c.原理图。系统的原理图如图4-1所示。



d.变频器参数设定。变频器的参数设定见表4-2。




02编写PLC程序

①I/O分配。PLC的I/O分配见表4-3。



②编写程序。

温度传感器最大测量量程是100℃,其对应的数字量是27648,所以AIW16采集的数字量除27648再乘100(即 )就是温度值;压力传感器的最大量程是10000Pa,其对应的数字量是27648,所以AIW18采集的数字量除27648再乘10000(即 )就是压力值;程序中的VD0是额定频率的百分比,由于电动机的额定转速是1400r/min,假设电动机转速是700r/min,那么VD0=50.0,所以VD0=VD50÷1400×100。程序如图4-5所示。






03设计触摸屏项目

本例选用西门子Smart 700IE触摸屏,这个型号的触摸屏性价比很高,使用方法与西门子其他系列的触摸屏类似,以下介绍其工程的创建过程。

①首先创建一个新工程,接着建立一个新连接,如图4-47所示。选择“SIMATIC S7 Smart”通信驱动程序,触摸屏与PLC的通信接口为“以太网”,设定PLC的IP地址为“192.168.0.1”,设定触摸屏的IP地址为“192.168.0.2”,这一步很关键。



②新建变量。变量是触摸屏与PLC交换数据的媒介。创建如图4-6所示的变量



③组态报警。双击“项目树”中的“模拟量报警”,显示如图4-7所示的组态报警界面。



④制作画面。本例共有三个画面,如图4-50~图4-52所示。

⑤动画连接。在各个画面中,将组态的变量和画面连接在一起。

⑥保存、下载和运行工程,运行效果如图4-50~图4-52所示。







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