1.实验目的与要求

1）熟练掌握变频器的各种操作控制方式，重点完成外部分段控制。

2）能够运用PLC完成对变频器的起、停以及多段速分段控制。

图8-47 实验系统组成原理

3）具备运用触摸屏技术构造监控系统的能力。

4）具备工程绘图能力。

5）预习变频器、PLC、触摸屏相关应用知识与技能。

2.实验内容

（1）实验系统原理与组成分析 基于触摸屏、PLC与变频器技术的综合控制实验包括PLC、变频器、工业控制计算机、触摸屏等多项自动化应用技术，控制对象为三相交流电动机。根据工艺要求与控制要求分析，完成电动机的分段可视化监控设计。

实验系统原理及结构组成如图8-47所示。其中，计算机作为PLC、触摸屏的编程组态平台；PLC作为变频器的控制器；变频器既为PLC的控制对象，又为电动机的控制器；触摸屏为PLC的上位机，完成监控作用。

（2）实验要求 某加工工艺过程中，工况要求动力系统能在自动或手动模式下，均可运行于多段（7段）速度控制，各速度段运行速度值与运行时间如图8-48所示，其中运行速度值与运行时间值均可通过人机界面在线修改；自动模式是指动力系统在运行指令作用下自动完成多段速度的自动转换；手动模式是指动力系统在不同速度间的转换需要人为地发出控制指令改变。

图8-48 多段速度运行时序原理

3.实验装置与仪器

1）编程组态用计算机 1台

2）eView触摸屏 1台

3）西门子S7-200 PLC 1台

4）变频器实验组件 1台

5）EB500软件 1套

6）西门子S7-200 PLC编程软件Micro/WIN 1套

7）触摸屏、PLC组态编程电缆 2根

8）继电器接口板实验组件 1块(www.daowen.com)

9）交流电动机 1台

10）连接导线 若干

4.实验方法与步骤

（1）熟悉实验的软硬件环境 画出实验系统相关设备的结构框图（单线图）。

（2）工程绘图 根据实验的硬件环境与I/O分配，观察并记录变频器多功能输入控制端子与PLC输出端子的对应关系，画出PLC的I/O接线原理图。

（3）实验接线 按照实验要求，用导线连接PLC与变频器的对应端子。经教师检查后，接通实验台电源，启动计算机进入变频器参数设置与程序设计环节。（4）变频器参数设置 在变频器的面板中设置变频器的最高频率为50Hz。按键，找到“P00”显示。按键，找到“P17”，按键，按、键，设定为“15.0”，再按键，显示出现“END”，表示已设置完成；用同样方法设置“P18”～“P23”。其中，各单元的设定值为各段速对应的频率值。设置“P0”、“P1”参数为“00”和“01”，即变频器采用外部控制操作。

（5）PLC程序设计 进入S7-200 PLC编程环境，在梯形图状态下，进行程序编制步骤。参考程序流程如图8-49所示。程序设计完成后，进行程序存储、编译、下载、运行、调试等。调试中，可先不接入变频器，运行程序，观察PLC的输出端子信号变化是否满足变频器分段控制的要求即可。

（6）触摸屏人机界面设计 用电缆将计算机与触摸屏、触摸屏与PLC连接，进入EB500编程环境，设计、编写人机界面应用程序。编程过程中，注意采用触摸屏控制变频器的启动，并完成手动各段速和七段速的自动运行。组态程序编写过程中，运行PLC后，可采用直接以在线仿真方式调试人机界面程序，基本成功后，可下载并在触摸屏中直接运行。

图8-49 变频器多段速度控制流程

（7）调试分析 分析是否达到监控要求，若否，分析修改PLC程序或人机界面程序。

5.思考题

1）如何利用触摸屏修改变频器各段速的运行时间？

2）触摸屏直接在线仿真方式有什么特点？

3）如何在人机界面上完成各段速的运行时间显示？

6.实验报告要求

1）画出实验系统软硬件结构图，说明各自功能的作用，并完成PLC与变频器的配线原理图。

2）画出PLC程序流程图，写出PLC实验程序。

3）将人机界面“截图”粘贴到实验报告中，并给出适当设计说明。

4）回答思考题中的问题。

5）提出实验中的问题和建议。