本文介紹了基于西門子觸摸屏與PLC閉環(huán)控制的變頻器節(jié)能改造系統(tǒng), 觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用,可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值(壓力及溫度等),通過PLC與實際值(傳感器的測量值)進(jìn)行比較運算,直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運算指令(模擬信號),調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實時監(jiān)控到被控系統(tǒng)實際值的大小及變頻器內(nèi)的多個參數(shù),實現(xiàn)報警、記錄等功能。
1、西門子觸摸屏結(jié)合西門子PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種自動控制的趨勢。觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用,可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值(壓力及溫度等),通過PLC與實際值(傳感器的測量值)進(jìn)行比較運算,直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運算指令(模擬信號),調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實時監(jiān)控到被控系統(tǒng)實際值的大小及變頻器內(nèi)的多個參數(shù),實現(xiàn)報警、記錄等功能。一般PLC結(jié)合觸摸屏的閉環(huán)調(diào)節(jié)的變頻節(jié)能系統(tǒng)如下圖所示。 圖1 觸摸屏結(jié)合PLC控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)示意圖2、閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途
2、閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途很廣,各種場合的變頻節(jié)能系統(tǒng)的拖動方式及控制方式各有不同,具體應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇設(shè)計。下面列舉一些:中央空調(diào)節(jié)能:冷凍泵、冷卻泵、主機(jī)、卻塔風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管等。恒壓供水:水廠一、二級泵,供水管網(wǎng)增壓泵、大廈供水水泵等鍋爐:引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵等,變頻節(jié)能系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號由鍋爐自動控制系統(tǒng)、DCS或多沖量控制系統(tǒng)給出。汽輪機(jī):循環(huán)泵、凝結(jié)泵等,其控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號由汽輪機(jī)自動控制系統(tǒng)及DCS給出。純水處理系統(tǒng):軟化水泵、增壓泵等。潔凈室:增壓風(fēng)機(jī)、FFU等等。
3、整個閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)的組成設(shè)備及其作用
(1) PLC選用SIEMENS公司的S7-200系列:由CPU224XP、DIDO模塊、AIAO模塊組成。PLC作為控制單元,是整個系統(tǒng)的控制**。其主要的作用要體現(xiàn)以下幾方面:① 完成對系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換。② 完成對整個系統(tǒng)的邏輯控制及PID調(diào)節(jié)的運算。③ 向觸摸屏提供所及處理的數(shù)據(jù),并執(zhí)行觸摸屏發(fā)出的各種指令。④ 將PID運算的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號,作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的控制信號。⑤ 通過通信電纜及USS4協(xié)議完成對變頻器內(nèi)部參數(shù)讀寫及控制。
(2) 觸摸屏采用SIEMENS公司MP370:其主要作用如下① 可實時顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)。② 通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù),再通過PLC完成對系統(tǒng)或設(shè)備的控制。③ 可做成多幅多種監(jiān)控畫面,替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤及顯示記錄儀表等,且功能*加強(qiáng)大。
(3) 變頻器:采用SIEMENS公司440系列,通過USS4協(xié)議可由觸摸屏通過PLC設(shè)置其內(nèi)部的部分參數(shù),根據(jù)PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)(模擬量)值調(diào)節(jié)水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,并將其內(nèi)部運行參數(shù)反饋到PLC。
(4) 壓力、溫度等傳感器:將被控制系統(tǒng)(水系統(tǒng)或風(fēng)系統(tǒng))的實際參數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號上傳至PLC。
(5) 電氣元件:給PLC、觸摸屏、變頻器及傳感器等供電,完成各種操作及驅(qū)動等。
4、觸摸屏畫面設(shè)計 觸摸屏畫面由ProTool等**軟件進(jìn)行設(shè)計,然后先通過編程電腦調(diào)試,合格后再下載到觸摸屏。觸摸屏畫面總數(shù)應(yīng)在其存儲空間允許的范圍內(nèi),各畫面之間盡量做到可相互及強(qiáng)制切換。
(1)主畫面的設(shè)計 一般的,可用歡迎畫面或被控系統(tǒng)的主系統(tǒng)畫面作為主畫面,該畫面可進(jìn)入到各分畫面。各分畫面均能一步返回主畫面。若是將被控主系統(tǒng)畫面作為主畫面,則應(yīng)在畫面中顯示被控系統(tǒng)的一些主要參數(shù),以便在此畫面上對整個被控系統(tǒng)有大致的了解。
(2)控制畫面的設(shè)計 該種畫面主要用來控制被控設(shè)備的啟停及顯示變頻器內(nèi)部的參數(shù),也可將變頻器參數(shù)的設(shè)定做在其中。該種畫面的數(shù)量在觸摸屏畫面中占的多,其具體畫面數(shù)量由實際被控設(shè)備決定。
(3)參數(shù)設(shè)置頁面的設(shè)計 該畫面主要是對變頻器的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,同時還應(yīng)顯示參數(shù)設(shè)定完成的情況,實際制作時還應(yīng)考慮加密的問題。
(4)實時趨勢頁面的設(shè)計 該畫面主要是以曲線記錄的形式來顯示被控值、變頻器的主要工作參數(shù)(如輸出頻率)等的實時狀態(tài)。
(5)信息記錄頁面的設(shè)計 該畫面主要是記錄可能出現(xiàn)的設(shè)備損壞、過載、數(shù)值*范圍和系統(tǒng)急停等故障。另外該畫面還可記錄各設(shè)備啟停操作,作為憑證。
(6)節(jié)能畫面的設(shè)計 該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數(shù)及實時節(jié)電狀態(tài),以便向用戶展示變頻節(jié)能的好處,也可用來與其它的節(jié)電測量作比較。
5、PLC程序設(shè)計 PLC程序由S7-200**編程軟件進(jìn)行設(shè)計,然后通過編程電腦下載到PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試,合格后即可使用。PLC在編程前應(yīng)先對各功能程序段的進(jìn)行規(guī)劃,以免重復(fù)使用同一,造成誤動。
(1)邏輯功能的設(shè)計 這部分程序主要是完成各變頻器、水泵(或風(fēng)機(jī))的啟動停止、聯(lián)動、聯(lián)鎖及自動投切等等功能,一般在離線狀態(tài)下就能完成軟件邏輯功能的。
(2)PID功能的設(shè)計 通過S7-200中的PID向?qū)Э赏瓿蒔ID調(diào)節(jié)程序,具體應(yīng)用時需根據(jù)實際被控設(shè)備及采樣設(shè)備決定其配置。
(3)采樣程序的設(shè)計 采樣元件使用標(biāo)準(zhǔn)配置時,應(yīng)注意采樣AD轉(zhuǎn)換后的具體數(shù)據(jù)是否與PID及顯示等程序配套,實際制作時還應(yīng)考慮采樣是多路且相關(guān)聯(lián)的情況。
(4)PLC與變頻器通信程序的設(shè)計 SIEMENS S7-200PLC與SIEMENS 430等變頻器的通信一般使用USS4協(xié)議程序來完成,該程序的主要目的是監(jiān)控變頻器的實時運行狀態(tài)。
(5)其它輔助程序的設(shè)計 PLC程序在實際編程過程中,需考慮對一些程序進(jìn)行修補(bǔ),盡量減少程序漏洞,反復(fù)推敲,不斷的總結(jié)完善。
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西門子PLC模塊選型手冊 西門子PLC產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)
西門子PLC模塊選型手冊:西門子PLC模塊選型手冊主要包括以下內(nèi)容:選型指南:介紹了如何根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的PLC模塊,包括CPU模塊、數(shù)字輸入輸出模塊、模擬輸入輸出模塊、通信模塊等。產(chǎn)品規(guī)格參數(shù):詳細(xì)介紹了各種PLC模塊的規(guī)格參數(shù),包括輸入輸出點數(shù)、通信速率、電源電壓、工作溫度范圍等。應(yīng)用案例:提供了一些典型的應(yīng)用案例,幫助用戶較好地了解如何使用PLC模塊解決實際問題。選型工具:提供了一些在線
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首先要看西門子的哪款觸摸屏了:現(xiàn)在市面上主流的西門子觸摸屏有ARTLINE系列(精彩面板),KTP系列(精簡面板),TP系列(精智面板),性能和價格都是逐級提高的。首先ARTLINE系列,自帶串口和以太網(wǎng)口,因此可以采用485串口通過Modbus RTU通訊的方式來進(jìn)行控制多臺變頻器。然后是KTP系列,KTP系列的訂貨號分為PN接口和DP接口兩種(二選一),PN接口支持以太網(wǎng)通訊,DP接口支持串口
西門子PLC S7-300是一種經(jīng)典的PLC控制器,主要包括以下幾種模塊:CPU模塊:負(fù)責(zé)控制整個PLC系統(tǒng)的運行,包括數(shù)據(jù)處理、程序執(zhí)行、通信等。S7-300 CPU模塊包括CPU 312、CPU 314、CPU 315、CPU 317等型號,不同型號的CPU模塊具有不同的處理能力和通信接口。輸入模塊:用于將外部信號輸入到PLC系統(tǒng)中,包括數(shù)字輸入模塊和模擬輸入模塊。S7-300輸入模塊包括DI
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