基于PLC、变频器和触摸屏实现电机的四段调速

刘丽芳，孟志刚

（开封大学电子电气工程学院，河南开封，475004）

基于PLC、变频器和触摸屏实现电机的四段调速

刘丽芳，孟志刚

（开封大学电子电气工程学院，河南开封，475004）

本文介绍了应用s7-200PLC、MM420变频器和西门子SMART LINE触摸屏，实现对三相交流异步电动机的四段调速的本地和远程控制方案，与传统的直流调速相比，该方案更加灵活、方便和可靠。

调速系统；PLC；变频器；触摸屏；组态

随着电力电子技术以及电气控制技术的迅猛发展，交流变频器在电力拖动领域得到了广泛应用，同时PLC、变频器、触摸屏三者的结合控制电机的多段调速越来越受到电气人员的青睐。

1　基于PLC、变频器和触摸屏实现电机的四段调速控制要求

本设计有本地和远程两种不同控制方式，本地控制：按下启动按钮SB1，电动机以10Hz的频率进行转动；6s后电动机转为30Hz的频率运行，又10s后电机转为40Hz的频率运行；再15s后转为50Hz频率运行；电动机以50Hz频率运行1min完成一次动作，进入下一个循环，运行过程中按下停止按钮SB2电动机结束本次循环后停止运行，并通过触摸屏显示运行状态；远程控制：通过触摸屏控制电机的启动、停止，同时显示运行状态、运行段速。

2　交流电机四段调速系统设计

2.1可编程控制器的选择

图1　电机四段调速系统的接线图

本设计中采用S7-200系列PLC，它是SIEMENS公司推出的一种整体式的小型机，具有结构紧凑，扩展性良好， 价格低廉等优点，成为各种小型控制工程的理想控制器。主机单元采用CPU224XP，有14个输入端，10个输出端，可连7个扩展模块。

2.2可编程控制器I/O口分配

根据控制要求，本系统需要三个输入端， 分别为启动、停止、本地/远程按钮，三个输出端分别控制变频器的三个数字输入端。CPU224的端口可以满足要求。

表1　输入/输出地址分配表

2.3交流电机四段调速系统设计硬件接线图

电机的四段调速是基于s7-200PLC、MM420变频器和西门子SMART LINE 触摸屏实现的。其接线图如下：

2.4梯形图的设计

由于本程序网络较多，采用了子程序嵌套的方式。此程序共有一个主程序三个子程序。

（a）主程序语句表

图2　电机四段调速主程序

（b）子程序2—远程控制

图3　远程控制

（c） 子程序3—顺序控制

图4　顺序控制

本地控制与远程控制相似，只需将M2.0、M2.1改为I0.0、I0.1即可。 将程序编译并下载至PLC。

3　西门子MM420变频器参数设置

3.1变频器

变频器是把工频为50HZ或60HZ的电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机变速运行的电气设备。

3.2电动机电动机按照工作电源分为：直流电动机和交流电动机。其中交流电动机又分为单相和三相；直流电机又分为有刷和无刷两种。本设计中被控对象为WDJ16-1型三相交流电机。

3.3变频器设定参数

表2　MM420变频器参数设定表

根据被控对象的额定值及要求，MM420变频器参数设定如表2所示

参数设定前一般设定P0010=30，P0970=1恢复出厂设置；然后设定P0003=2，P0010=1，对电动机参数进行快速设置，设置完成后修改P0010为0，对P0701～P0703设定。

4　西门子触摸屏画面的组态

本设计中采用西门子SMART LINE触摸屏，它是操作人员与机器之间的一个桥梁。本设计中用SIMATIC Win Cc flexible 2008软件组态画面。

（1）打开Win Cc flexible 2008新建一个Smart 700项目，建立连接建立连接—SIMATIC S7 200，网络配置文选择MPI，其他参数不变。

（2）设置变量

（3）组态画面

将程序编译并下载至触摸屏，触摸屏与PLC之间通讯连接。

5　小结

本系统为一小型四段变频调速控制系统，操作简单，且能对电机运行频率进行实时监控，多段调速系统是PLC、变频器与触摸屏三者结合的典型，将会被广泛应用。

［1］廖常初. S7-200PLC编程及应用［M］.常北京：机械工业出版社，2007

［2］西门子公司.S7-200可编程控制器系统手册［M］.2007

［3］西门子SMART700_触摸屏的使用说明书［Z］，2008

［4］西门子公司. Micro Master 420入门指南［Z］，2013

The realization of four sections of the motor speed based on PLC，inverter and touch screen

Liu Lifang，Meng Zhigang
（School of electrical and electronic engineeringkaifeng university，Kaifeng Henan，475004）

The realization of two plans to control four sections of the motor speed Based on the application of s7-200PLC、MM420 Inverter and Siemens SMART LINE Touch Screen is introduced. The local and remote plans are more flexible，convenient and reliable than the traditional DC speed.

speed regulating system；PLC；Inverter；touch screen；Configuration

TP

A

刘丽芳（1983-），女，河南濮阳人，硕士研究生。研究方向：电气自动化。