0 引 言

    　可編程邏輯控製器(PLC)以其編程簡單方便、控製穩定可靠、功能強大等優(you) 點通常作為(wei) 控製器廣泛應用於(yu) 現代工業(ye) 控製領域。觸摸屏作為(wei) 人機交互界麵在一定程度上減少PLC的外部I／O點的使用以及減輕係統外部按鈕開關(guan) 的連線複雜程度，同時也提高了運行維護的方便性。隨著工業(ye) 現場對控製設備小型化、易操作化、智能化的要求的不斷提高，基於(yu) PLC和觸摸屏的交流變頻調速係統的應用前景將非常廣闊。本文采用三菱PLC(Fx2N－64MR)、海泰克觸摸屏(PWS6AOOT)、倫(lun) 茨變頻器和外部按鈕實現兩(liang) 台三相異步電機的交流變頻調速實驗係統設計。實際運行結果表明，該係統運行穩定可靠，控製性能良好。

1 控製係統要求

    　本套係統要求能夠實現兩(liang) 台三相異步電動機的如下狀態的控製：正轉；反轉；停止；點動；加速；減速。要求可以由觸摸屏或外部按鈕實現上述功能，兩(liang) 種開關(guan) 量輸入方式互為(wei) 冗餘(yu) 備用，以提高控製係統的可靠性。另外，對於(yu) 各種開關(guan) 量狀態及硬件不正常狀態需要指示燈顯示。

2 控製係統硬件設計

  　  交流變頻調速係統的硬件結構如圖1所示。

　　控製係統硬件結構主要包括：可編程控製模塊、控製指令輸入模塊、D／A轉換模塊、變頻器調節模塊。

　　2．1 模塊功能

　　2．1．1 可編程控製模塊

  　  該模塊是整個(ge) 控製係統控製的核心處理器，是觸摸屏指令和按鈕開關(guan) 指令的執行中樞和變頻器指令觸發元件。

　　2．1．2 控製指令輸入模塊

  　  該模塊就是給PLC加載控製指令以實現相應的輸出操作。這裏指令輸入可由觸摸屏按鍵實現，也可以由外部開關(guan) 按鈕實現，兩(liang) 種指令輸入方式互為(wei) 備用。為(wei) 避免由按鈕開關(guan) 指令實現眾(zhong) 多指令會(hui) 導致接線複雜情況出現，可以對重要的開關(guan) 量實現冗餘(yu) 備用，非重要開關(guan) 量僅(jin) 由觸摸屏按鍵實現。

　　2．1．3 　D／A模塊

   　 D／A是將PLC輸出的數字量轉換成模擬電壓量以實現變頻調速的目的。此係統采用的FX2N－2DA模塊，該模塊有兩(liang) 路模擬量輸出以實現對兩(liang) 台變頻器的控製。

　　2．1．4 變頻器調節模塊

    　變頻器可根據PLC加載在其輸入控製端子的指令執行相應的調節，能夠執行三相異步電動機的各種工作狀態。

　　2．2 模塊通信

   　 PC機通過專(zhuan) 用電纜與(yu) PLC模塊和觸摸屏模塊進行通信連接，編製調試程序完畢可以直接下載到觸摸屏和PLC各自程序存儲(chu) 器。PLC模塊與(yu) 觸摸屏之間由專(zhuan) 用電纜連接，觸摸屏按鍵指令可以由通信電纜加載到控製程序以執行相應的操作。另外，外部按鈕指令直接加載在PLC輸入端以實現相應的指令操作。PLC與(yu) D／A模塊由擴展電纜連接，將PLC輸出數字量轉換成對應的兩(liang) 路電壓信號加載到變頻器輸入端子以實現調速控製。

3 控製係統軟件設計

　　3．1 PLC程序設計

　　3．1．1 輸入、輸出地址分配

   　 根據控製係統要求，確定開關(guan) 量輸入、輸出數量並對PLC分別地址分配。
 
  　  X00～X04、X10～X14分別分配給電動機1、2的開關(guan) 量輸入端子(包括正轉、反轉、點動、停止)和變頻器故障輸入端子。

 　   Y00～Y04、Y10～Y14分別分配給電動機1、2的開關(guan) 量輸出指示(包括正轉、反轉、點動、停止)和觸摸屏故障指示。

 　   Y20～Y22、Y30～Y32分別連接兩(liang) 台變頻器的E1、E2和28控製端子。其中，E1端子功能為(wei) 高電平時激活固定給定轉速；E2端子控製旋轉方向；28端子控製電機啟動和停止。

　    M00～M05、M10～X15分別分配給觸摸屏的1、2按鍵指令的PLC寫(xie) 入地址(包括正轉、反轉、點動、加速、減速、停止)。

　    此外，寄存器D1、D2分別為(wei) 存儲(chu) 兩(liang) 台電機的D／A待轉換數值，寄存器M8000監視PLC運行狀態。

       3．1．2 程序流程設計

　    PLC程序采用三菱FXGP－WIN－E編程軟件實現，程序采用模塊化、功能化結構，便於(yu) 擴展應用，對應的程序流程圖如圖2所示。

　　3．2 觸摸屏程序設計

　    本係統的觸摸屏人機交互界麵的開發平台，采用海泰克觸摸屏的Hitech ADP編程軟件實現。該軟件類似於(yu) 組態軟件，采用圖形化的編程方法，隻需將相關(guan) 元件拖到預先定義(yi) 的畫麵上，根據需要設置相關(guan) 參數、合理配置PLC寫(xie) 入地址即可完成操作。

　    Hitech ADP編程軟件對編程PC機要求不高，利用觸摸屏自帶RS 232串口或者USB接口通信，將設計完成後的人機交互界麵下載到觸摸屏。對於(yu) 兩(liang) 台電動機分別設計了正轉、反轉、點動、加速、減速、停止以及速度顯示控鍵，可由相應的控鍵實現對電機運轉狀態的控製和監控。觸摸屏上電後自動進入所設計的畫麵，操作人員可以根據需要直接通過人機交互的方式，對下位機PLC進行控製。人機界麵如圖3所示。

4 結 語

　    基於(yu) 可編程控製器和觸摸屏的三相異步電機的交流變頻調速係統充分利用了PLC強大的邏輯處理功能和人機界麵的良好的交互性，避免傳(chuan) 統的繼電器一接觸器控製電路的複雜接線，降低了對運行人員的技術要求；同時對重要開關(guan) 輸入量實現觸摸屏按鍵和外部按鈕冗餘(yu) 備用模式，提高了係統的可靠性，為(wei) 現場操作人員對運行過程的實時監控和維護帶來了方便。同時，本係統作為(wei) 專(zhuan) 業(ye) 實驗室綜合試驗係統的子係統之一，將理論與(yu) 實際相結合，對學生掌握新技術新理念，提高動手能力，有很好的指導意義(yi) 和現實意義(yi) 。