西門子觸摸屏與PLC閉環控制的變頻器使用

觸摸屏畫面設計
　　觸摸屏畫面由ProTool等專用軟件進行設計，然后先通過編程電腦調試，合格后再下載到觸摸屏。觸摸屏畫面總數應在其存儲空間允許的范圍內，各畫面之間盡量做到可相互及強制切換。
（1）主畫面的設計
　　一般的，可用歡迎畫面或被控系統的主系統畫面作為主畫面，該畫面可進入到各分畫面。各分畫面均能一步返回主畫面。若是將被控主系統畫面作為主畫面，則應在畫面中顯示被控系統的一些住要參數，以便在此畫面上對整個被控系統有大致的了結。
（2）控制畫面的設計
　　該種畫面主要用來控制被控設備的啟停及顯示變頻器內部的參數，也可將變頻器參數的設定做在其中。該種畫面的數量在觸摸屏畫面中占的多，其具體畫面數量由實際被控設備決定。
（3）參數設置頁面的設計
　　該畫面主要是對變頻器的內部參數進行設定，同時還應顯示參數設定完成的情況，實際制做時還應考慮加密的問題。

PLC與西門子觸摸屏的RS485通信方法：
01連接數目
S7-200 SMART CPU既可以通過本體集成的RS485端口或信號板連接支持PPI協議的西門子HMI設備，還可以通過本體集成的以太網口來連接支持S7協議的西門子HMI設備。
當CPU的三個物理接口同時連接西門子HMI設備時（包含信號板），多的連接資源數是16個。
Smart Panels 支持的 PLC：
第一代產品 SmartLine（無以太網接口）:S7-200、OMRON CP1系列、三菱 FX 系列、Modbus RTU
注意：只能建一個通訊連接，否則Smart Panels 無法啟動項目（白屏）。
第二代產品SmartLine-IE:
串口：S7-200、OMRON CP1系列、三菱 FX 系列、Modbus RTU、臺達（DVP-SV/ES2 系列）
以太網：S7-200（CP243-1）、Smart200、LOGO!
Smart Panels 通過串口只能連接一個設備，通過以太網可以連接三個設備，但是串口和以太網不能同時使用（編譯通不過）。
注意：串口和以太網口只能使用一個，否則編譯通不過。02創建項目
用戶需要使用WinCC Flexible 2008 SP2 China或以上版本來組態第一代產品SmartLine，如果是第二代產品SmartLine IE的話，只能使用WinCC Flexible 2008 SP4 China進行組態。

西門子觸摸屏組態常用技巧
我們在對觸摸屏畫面進行組態的時候，通常有一些小技巧，能夠讓我們在組態畫面的時候給大家帶來極大的方便。
第一個畫面切換按鈕的組態。在使用觸摸屏完成項目的時候，往往會出現多個畫面，而多個畫面之間需要進行切換，如果我們在每一個畫面上做畫面切換按鈕，然后連接相應的系統函數的話，這樣會給我們組態帶來不便，那么我們可以使用一個小技巧來實現，比如說我們需要在畫面4里面做一個畫面切換按鈕，切換到畫面1.那么我們點擊項目設備里面的畫面編號為1的話， 然后按住鼠標不放，把他拖拽到我們的畫面4里面，這樣在畫面4里面就會生成一個按鈕，按鈕名稱就為畫面1.在系統運行的時候，如果當前畫面處于畫面4的時候點擊這個按鈕就可以切換到畫面
文本域字體大小的修改，可以按照鍵盤上的CTRL鍵，然后選中不同的文本域，選中后修改一個文本域中屬性對象里面的文本樣式。那么相應的也可以進行修改。
對象中變量的應用， 當我們把軟件中對象的對話框的圖釘圖標點為直立的時候，你點擊項目下的變量，那么在對象里面會出現所有的變量，當你如果在畫面上建立了一個I/o域后，可以從對象里面拖著一個變量到這個I/O域上，那么就會自動的對這個I/O域進行變量關聯。

西門子電機軟啟動器的常見故障
1、電動機起不來
電動機起不來的原因大致分兩種情況：一是六只可控硅的其中一只觸發不可靠或是不導通，此時一相電路通過的是半波直流，電動機的兩相繞組通過的直流對電動機起到了制動作用，不僅電機起不來，嚴重的還會燒毀電機和可控硅。二是啟動參數或啟動曲線不合適造成電機起不來，這是常見故障。前者在使用過程當中會發生，但幾率低于接觸器的故障率。后者多發生在第一次投運調試，調試好以后就不會出現。多數的廠家不會出現此現象，啟動程序性能好，出廠值設定的適用性強。只有很少廠家的產品需要廠家自己去調試。
2、可控硅燒毀
可控硅擊穿或，此類故障不分品牌，因廠家而易，但都比接觸器的故障率低，而且主要問題出現在餅式可控硅的安裝工藝上。
3.控制器燒壞
相對于軟啟動器來講，控制器燒毀故障是嚴重的。有的廠家此類故障造成的返修率已超過30%。進口的或合資的廠家此類問題不多見。主要是控制器的電源和觸發電路以及輸入電路三部分容易燒毀。
4、軟啟動器誤動作
電動機在運行的裝態下因軟起動器受干擾而停機在停止狀態下因軟起動器受干擾而起動是時有發生，前者較普遍，后者只有兩個品牌發生過。究其原因，一是產品質量問題，二是和線路布局有關。但是凡是進口或合資的軟啟都沒有上述現象，國產品牌中此問題比較多。
5、軟啟動器內部插接件接觸不良
軟啟動器內部插接件選用本來不是問題，這是國內廠家容易忽略的問題，經常出現故障。進口或合資廠家都不犯此類的錯誤。

西門子PLC在高壓固態軟起動器中的應用
摘要：首先介紹了軟起動的狀況以及高壓固態軟起動工作原理。通過使用西門子S7-200可編程邏輯控制編程實現不同起動方式下的三相可控硅觸發角給定模擬信號，利用市場上成熟的三相晶閘管移相觸發模塊接收PLC給定的模擬信號后按照相對應的觸發角輸出六路脈沖列，然后通過光纖技術傳送脈沖信號觸發可控硅閥主件從而實現電機軟啟動效果，同時也很好的解決了高壓隔離問題，本文還重點介紹到可控硅觸發取能問題。
關鍵詞：軟啟動；PLC；晶閘管移相觸發；光纖觸發
隨著我國工業的快速增長，三相交流異步電機因其結構簡單、運行可靠、價格低廉、體積較小、機械性能好、運行維護方便等優點而被廣泛采用。據統計，三相交流異步電機耗電量占全國發電量的30%以上。然而， 電動機的起動特性卻一直不理想。眾所周知，電動機起動過程中的起動電流一般為額定電流3～7倍，高可達電動機額定電流的8倍。這樣大的電流不僅加重了進線、供電電網以及接在電動機前面的開關電器的負荷，而且同時出現的巨大轉矩沖擊又會使電動機發生猛烈的沖振，并且也給用作動力傳輸的輔助設備和做功的機械設備帶來不可避免的機械沖擊口 。
三相高壓交流異步電機的起動主要是通過在電源和電動機之間串聯限流器件來實現降壓起動，以確保起動過程中的安全性。起動方式主要有有級降壓起動和無極軟起動兩類，前者對電壓的調節是分檔的，例如串電阻、串電抗、Y-△等起動；后者對電壓的調節是連續的，例如串反向晶閘管、串開關變壓器等起動。此類軟起動通常也稱為固態軟起動，在實際設計過程中晶閘管的觸發角控制導通問題是決定此類軟起動的成敗關鍵所在。本文將利用西門子S7-200可編程邏輯控制器的靈活、實用、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能模塊化、使用方便等特點配合專門的三相移相觸發板解決軟起過程中晶閘管的觸發角控制導通問題，以及應用光纖觸發技術完美解決高壓隔離問題，從而有效實現軟起動的斜坡升壓軟起動、斜坡恒流軟起動、脈沖沖擊起動等起動方式，另外PLC還將實現系統模擬量采集、從站通訊、人機界面互動、邏輯控制等功能。

PLC控制軟啟器的實現
在現代工業控制領域中, PLC因其強大的控制功能、豐富地運算能力得到廣泛地應用。相比較單片機而言, PLC在抗干擾能力和可靠運行方面上, 有著很大的優勢。針對在高壓固態軟起動設備中，PLC所需要完成的工作包括：邏輯處理及主回路控制、模擬量采集及處理、觸發角給定控制、從站通訊等。觸發角的給定方式決定了電機啟動的模式，下面將以S7-200控制器為例列舉不同啟動模式下的觸發角給定處理。
5.1斜坡升壓軟啟動
由于這種啟動方式不具備電流閉環控制, PLC僅輸出調整晶閘管導通角信號, 該信號對應時間按一定的斜率增加。S7-200系列PLC內部提供豐富的定時器功能, 可以利用階梯上升曲線的方式模擬斜坡曲線, 亦可利用PLC提供的積分功能, 使輸出信號按一定斜率輸出。這兩種方式均可實現斜坡信號輸出和斜率調整, 但相對積分器方式而言,階梯模擬方式可操作性強。
5.2斜坡恒流軟啟動
這種啟動方式屬于閉環控制, 主要的調節參數為電機啟動電流。在控制器的算法上可采用模糊控制,模糊控制器設計為雙輸入單輸出�？刂破魍ㄟ^模擬輸入通道檢測電機的啟動電流, 計算出啟動電流與設定值的偏差E和在偏差變化率EC作為模糊控制器的輸入; 模糊控制器依據E和EC, 根據模糊控制規則經計算后得出輸出值, 此輸出值經PLC的D/A轉換后輸出控制晶閘管導通。PLC實現模糊控制時, 可首先將模糊控制規則轉化為數據表存放在PLC存儲區, 這樣就可大大減少控制中的計算量, PLC僅通過偏差E和偏差變化率EC就可很快的得出輸出值, 提高控制的時性。S7- 200系列PLC提供的指針訪問方式, 可以方便的在數據表中查找到輸出值。
5.3脈沖沖擊起動
此起動方式在實現上與斜坡升壓方式相似，利用PLC的定時器可以很容易的實現短時間輸出大電流后再回落。后續的實現方式同上所述。
6.參數設置及從站通訊的實現
在使用西門子S7-200時，在不增加其它通訊接口模塊時HMI可以通訊PPI協議與S7-200直接通訊。只需通過HMI編程軟件進行簡單的組態即可完成系統參數設置、狀態監視、邏輯操作、事故記錄、自動生成曲線圖、故障報警等功能。HMI相對于普通按鍵式顯示板具有畫面直觀、易操作、功能豐富、設計簡單等優點。

S7-200從站通訊程序
在完成前面兩個指令調用后，還要為庫指令使用的符號分配內存。當庫指令入到主程序塊中，在導航樹“程序塊”下會出現一個“庫”節點。在“庫”節點上點擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇“庫存儲區”，進入“庫存儲區分配”對話框。
由于S7-200通訊端口物理層使用的是RS-485通訊規范，因此我們需要在計算機端增加一個RS-485通訊端口，才能與計算機通訊建立通訊。如果計算機閑置的串口，我們可以選配一個RS-232轉RS-484轉換器即可；如果沒有閑置的串口，我們通過在計算機中增加一個RS-485通訊卡也可以；現在很多計算機都有USB口，我們也可以在計算機上外接一個USB轉RS-485轉換器，至此系統即可與上位機進行通訊。
5.結束語
通過對軟啟動器的分析, 以PLC為控制器的軟啟動器能方便地實現對電機的軟啟動, 還能方便的完成一臺軟起動伺候多臺電機的起動，并還能完成其他軟起動應該具備的功能，其啟動方式多種多樣, 從而減少電機啟動對電網的沖擊和減輕對設備的損害。PLC提供的強大的語言編程指令可以完成多種控制功能, 達到佳的啟動效果。

電機各種啟動方式的對比
因異步電動機具有結構簡單、體積小、價格低廉、運行可靠、維修方便、運行效率較高及工作特性好等優點，在電力拖動平臺上廣泛使用。但是，它有啟動電流大的缺點(一般啟動電流為額定電流的4～7 倍，部分國產電動機的啟動電流經過實際測量高達額定電流的8～12 倍)。過大的啟動電流對電動機本身和電網以及其他電氣設備的正常運行會造成不利影響，會在電動機軸上產生瞬時的過大轉矩(可達電機滿載轉矩的1.6～2.0 倍)，扭曲電機軸、破壞鍵槽、損壞和軸聯接的其他設備，使電機發熱影響其壽命，供電線路電壓損失增大，可能使并聯于同一供電線路上的其他電氣設備的正常運行遭到破壞。
有關部門早有明確規定，電動機啟動時電網電壓降不能超過15%。對于容量較大的電動機，應采取措施降低電動機的啟動電流。通常異步電動機總是在全電壓下運行。電動機從空載到滿載，磁場幾乎不變。因此，磁化電流在所有負載下近似地相同。

內置可控硅旁路型在線運行軟啟動器：
在2003年漢森堡國際電工產品技術博覽會上，德國的默勒公司和ABB公司（僅限于200KW以上）推出了內置可控硅旁路型在線運行軟啟動器，2004年天津諾爾哈頓電器制造有限公司（中美合資）開發出了15~400KW的內置可控硅旁路型在線運行軟啟動器。現在許多電器公司都在開發內置可控硅旁路型在線運行軟啟動器。內置可控硅旁路型在線運行軟啟動器（簡稱內置旁路型軟啟動器），是在在線運行軟啟動器內部設置了一套機械觸頭與可控硅并聯，在電機軟啟動過程和軟停車過程中由可控硅運行，機械觸頭斷開，當電動機正常運行時可控硅關閉，機械觸頭閉合。這套動作過程是通過內部控制器自動完成的，對外部接線來講是一個裝置，所以稱做在線運行。它又可稱作旁路型的軟啟動器將外邊的接觸器移到了軟啟動器里邊集成為一體并能保證體積不增加。它的優點是具備上述兩種類型的所有優點。
同時回避了它們各自的缺點：
1、電路簡單。
2、自然風冷。
3、可控硅只管啟動和停車，回避可控硅在線運行所帶來的功耗與散熱。
4、體積�。ê团月沸偷囊话愦笮。�
5、強大智能控制器得以發揮，能對電動機起到起停與保護及其控制。
6、節省成套空間。
7、由于可控硅和機械觸頭組合一體的設計，通過智能控制器實現了機械觸頭無電弧，使的機械觸頭的電壽命等于機械壽命，解決了接觸器長期以來難以解決的問題，與旁路型相比大大提高了系統可靠性。
8、節能，此節能是指軟啟動器本身，與可控硅在線型相比可忽略不計。與旁路型相比減少60%，其原因是由于內置旁路型的機械觸頭采用了無電弧控制，其銀點的硬度大大降低，觸點的接觸電阻大大降低，使得機械觸頭的閉合壓力大大降低，機械觸頭的吸合磁力機構減小一半，降低一半能耗，機械觸頭的觸點能耗也降低了一半，綜合起來機械觸頭與磁力機構的能耗與旁路接觸相比降低一半，再加上節省熱繼電器的能耗所以與之旁路型相比綜合起來能節省60%。

軟啟動器的工作原理
軟啟器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉速時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額 定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉速逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。