西门子6ES7331-7KF02-0AB0输入模块

控制器6ES7317-2AK14-0AB0  控制器6ES7317-2AK14-0AB0 

       近几年，随着微电脑技术的不断进步，人们对自动化控制系统要求越来越高，采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、保证工程及产品质量、加快施工速度、提高劳动生产率和降低生产建设成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势，因为PLC本身有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点，而触摸屏（人机介面）在工艺参数较多需要人机交互时使用又使整个自动化控制系统的功能得到很大的加强。 通过触摸屏和PLC结合使用，可以在触摸屏中直接设定目标值（压力及温度等），通过PLC与实际值（传感器的测量值）进行比较运算，直接向变频节能系统发出运算指令（模拟信号），调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控系统实际值的大小及变频器内的多个参数，实现报警、记录等功能。一般PLC结合触摸屏的闭环调节的变频节能系统如下图所示

。 2、系统主要硬件组成 系统硬件由可编程控制器（含数字量输入/输出模块、模拟量输入模块）、触摸屏一台、变频器、传感器及若干电器元件组成。各部分说明如下： (1) PLC：选用SIEMENS公司的S7-200系列CPU224（配数字量输入/输出模块、模拟量输入模块）。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器的动作，同时与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对于触摸屏发出的信息进行处理等。 (2) 触摸屏采用SIEMENS公司MP370。实现人机对话，与PLC系统进行数据传送和交换，将设定参数写入PLC，也可将PLC、传感器及变频器内部参数读入触摸屏，实现了模拟量、数字量的实时监控，目标值的设定以及报警记录等。 (3) 变频器：采用SIEMENS公司440系列，通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部参数，根据PLC发送过来的数据（模拟量）值调节水泵或风机的转速，并将其内部运行参数反馈到PLC及触摸屏。 (4) 压力、温度等传感器：将被控制系统（水系统或风系统）的实际参数值转变成电信号上传至PLC和触摸屏。 (5) 电气元件：给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电，完成各种操作及驱动等。 3、触摸屏特点功能 触摸屏监控器是90年代出现的新型可编程终端，是新一代高科技人机界面产品。适于在恶劣的工业环境中应用，作为人机界面可代替普通或工控计算机，具有交互性好，可靠性高，编程简单，与PLC联结简便等特点。

    触摸屏的主要功能有： (1) 主要用于实时显示设备或系统在操作状态方面的实时信息。 (2) 触摸屏上的触摸按钮可产生相应的开关信号、数字信号（数值）、字符给PLC进行数据交换,从而产生相应的动作控制系统或设备的运行。 (3) 可多幅画面重叠或切换显示，显示图形、字符串、报警信息、历史记录、趋势图等。 4、PLC在系统中的作用 PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器、变频器及电磁阀等的动作，主要体现以下几方面的作用： 1) 初始化变量，设置自由通讯口协议和中断协议。 2) 与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对触摸屏输入的信息进行处理。 3) 完成数字量与模拟量的相互转换。 4) 逻辑控制及PID等运算。 5) 发送模拟（数字）等调节变频器的输出频率。 6) 通过USS4协议读写变频器内部参数。 7) 判错传递数据信息、报警信息等。 5、触摸屏画面设计 触摸屏画面由ProTool等**软件进行设计，然后从支持工具（个人电脑）中下载到触摸屏即可使用。触摸屏画面总数应在其存储空间允许的范围内，各画面之间尽量做到可相互及强制切换。

6ES7 312-1AE13-0AB0    CPU312，32K内存

6ES7 312-1AE14-0AB0    

6ES7 312-5BE03-0AB0    

6ES7312-5BF04-0AB0    CPU312C，32K内存 10DI/6DO

6ES7 313-5BF03-0AB0    

6ES7313-5BG04-0AB0    CPU313C，64K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 313-6BF03-0AB0    

6ES7313-6BG04-0AB0    CPU313C-2PTP，64K内存 16DI/16DO

6ES7 313-6CF03-0AB0    

6ES7313-6CG04-0AB0    CPU313C-2DP，64K内存 16DI/16DO

6ES7 313-6CF03-0AM0    CPU313C-2DP，64K内存 16DI/16DO组合件（6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0）

6ES7 314-1AG13-0AB0    CPU314,96K内存

6ES7 314-1AG14-0AB0    CPU314,128K内存

6ES7 314-6BG03-0AB0    

6ES7314-6BH04-0AB0    CPU314C-2PTP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 314-6CG03-0AB0    

6ES7314-6CH04-0AB0    CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 314-6EH04-0AB0    CPU314C-2PN/DP 192K内存/24DI/16DO/ 4AI/2AO

6ES7 314-6CG03-9AM0    CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO组合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)

6ES7 315-2AG10-0AB0    CPU315-2DP, 128K内存

6ES7 315-2AH14-0AB0    CPU315-2DP, 256K内存

6ES7 315-2EH13-0AB0    

6ES7315-2EH14-0AB0    CPU315-2 PN/DP, 256K内存

6ES7 317-2AJ10-0AB0    

6ES7317-2AK14-0AB0    CPU317-2DP,512K内存

6ES7 317-2EK13-0AB0    

6ES7317-2EK14-0AB0    CPU317-2 PN/DP,1MB内存

6ES7 318-3EL00-0AB0    

6ES7318-3EL01-0AB0    CPU319-3PN/DP,1.4M内存

 (1) 主画面的设计 在支持工具上，创建一个欢迎页面或被控主系统画面作为主画面，该画面嫩进入到各分画面。各分画面均能一步返回主画面。若是将被控主系统画面作为主画面，则应在画面中显示被控系统的一些住要参数，以便在此画面上对整个被控系统有大至的了结。 (2) 控制画面的设计 该种画面主要用来控制被控设备的启停及显示变频器内部的参数，也可将变频器参数的设定做在其中。该种画面的数量在触摸屏画面中占的较多，其具体画面数量由实际被控设备决定。 (3) 参数设置页面的设计 该画面主要是对变频器的内部参数进行设定，同时还应显示参数设定完成的情况，实际制做时还应考虑加密的问题。 (4) 实时趋势页面的设计 该画面住要是以曲线记录的形式来显示被控值、变频器的主要工作参数（如输出频率）等的实时状态。 (5) 信息记录页面的设计 该画面主要是记录可能出现的设备损坏、过载、数值**范围和系统急停等故障。另外该画面还可记录各设备启停操作，作为凭证。 (6) 节能画面的设计 该画面主要是记录和显示变频器的累积用电数及实时节电状态，以便向用户展示变频节能的好处，也可用来与其它的节电测量作比较。 6、结束语 在变频节能系统中采用触摸屏作为人机交互工具，简单直观，便于操作；提高了整个变频节能系统以及企业的硬件档次。随着微电脑技术的不断发展，触摸屏本身的成本也在不断的降低，再与PLC在系统中结合使用，在几乎未提高系统装置多少成本的前提下，就实现了整个被控系统的质的飞跃，这种结合必将更多的应用在未来的各种生产系统中，并成为自动化控制发展的一个亮点。  

控制器6ES7317-2EK13-0AB0  控制器6ES7317-2EK13-0AB0  

       可编程控制器（PLC）一直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大，水厂运行自动化水平不断提高，PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用，使得PLC的应用更加灵活，同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程，使得PLC的应用可视化。 　　变频恒压供水成为供水行业的一个主流，是保证供水管网在恒压状态的重要手段。现代变频器完善的网络通信功能，为电机的同步运行，远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏，可以使控制更加形象、直观，操作更加简单、方便。

 　　组合应用PLC、触摸屏及变频器，采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。系统结构 　　变频恒压供水系统原理如图1所示，系统主要由PLC、变频器、触摸屏、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户可以通过触摸屏了解和控制系统的运行，也可以通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4～20mA或0～10V标准信号送入PLC内置的PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水量的不同，PLC频率输出给定变频器的运行频率，从而调节水泵的转速，达到恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。 工作原理 　　该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，通过触摸屏或控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行，可根据需要分别控制1#～3#泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时，首先由1#水泵变频运行，变频器输出频率从0HZ上升，同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够，则频率上升到50HZ，由PLC设定的程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，使得1＃泵变频迅速切换为工频，2＃泵变频启动，若压力仍达不到设定压力，则2＃泵由变频切换成工频，3＃泵变频启动；如用水量减少，PLC控制从先起的泵开始切除，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持管网压力。

 　　若有电源瞬时停电的情况，则系统停机，待电源恢复正常后，人工启动，系统自动恢复到初始状态开始运行。变频自动功能是该系统较基本的功能，系统自动完成对多台泵的启动、停止、循环变频的全部操作过程。设备参数的设置 　　在进行通信之前必须对PLC、触摸屏和变频器的通讯参数进行正确设置。本系统定义为Modbus协议，波特率为9600，数据位为8，无校验，停止位为1。变频器除设置通信参数外，还需启用“自由停车”以保护电机。 PLC控制系统 　　该系统采用三菱FX-200的PLC，继电器输出，PLC编程采用三菱PLC的**编程软件，软件提供完整的编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比，该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换，供水泵的变频及故障的报警等，而且通过PLC内置的PID给定电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量。

6ES7 312-1AE13-0AB0    CPU312，32K内存

6ES7 312-1AE14-0AB0    

6ES7 312-5BE03-0AB0    

6ES7312-5BF04-0AB0    CPU312C，32K内存 10DI/6DO

6ES7 313-5BF03-0AB0    

6ES7313-5BG04-0AB0    CPU313C，64K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 313-6BF03-0AB0    

6ES7313-6BG04-0AB0    CPU313C-2PTP，64K内存 16DI/16DO

6ES7 313-6CF03-0AB0    

6ES7313-6CG04-0AB0    CPU313C-2DP，64K内存 16DI/16DO

6ES7 313-6CF03-0AM0    CPU313C-2DP，64K内存 16DI/16DO组合件（6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0）

6ES7 314-1AG13-0AB0    CPU314,96K内存

6ES7 314-1AG14-0AB0    CPU314,128K内存

6ES7 314-6BG03-0AB0    

6ES7314-6BH04-0AB0    CPU314C-2PTP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 314-6CG03-0AB0    

6ES7314-6CH04-0AB0    CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 314-6EH04-0AB0    CPU314C-2PN/DP 192K内存/24DI/16DO/ 4AI/2AO

6ES7 314-6CG03-9AM0    CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO组合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)

6ES7 315-2AG10-0AB0    CPU315-2DP, 128K内存

6ES7 315-2AH14-0AB0    CPU315-2DP, 256K内存

6ES7 315-2EH13-0AB0    

6ES7315-2EH14-0AB0    CPU315-2 PN/DP, 256K内存

6ES7 317-2AJ10-0AB0    

6ES7317-2AK14-0AB0    CPU317-2DP,512K内存

6ES7 317-2EK13-0AB0    

6ES7317-2EK14-0AB0    CPU317-2 PN/DP,1MB内存

6ES7 318-3EL00-0AB0    

6ES7318-3EL01-0AB0    CPU319-3PN/DP,1.4M内存

　　以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切换工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁起停，从而减少设备的使用寿命。而在该系统中采用直接停工频泵的运行方式，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时间缺水的现象，提高了供水品质。 触摸屏界面设计和运行操作 　　第一步：确认接通触摸屏电源，进入触摸屏欢迎界面。 　　第二步：在欢迎界面中用一个手指轻压“进入系统”，进入“系统主画面”。 　　第三步：要进行参数设定。手指轻压“参数设定”，进入参数设定画面。 点击时间后的数字可以弹出软键盘，在软键盘中设定切泵时间，单位为小时，设定后轻压“Enter”确认。按上面的方法依次设定加泵时间和减泵时间，单位为秒；用同样的方法对P、I值进行设定。　　第四步：轻压可以返回系统主画面，在主画面中轻压“状态画面”可以进入系统状态画面。 　　轻压“系统压力设定”后面的方框，在软键盘上设定管网压力，单位为MPa，即1MPa＝10个压。 　　第五步：轻压“启动”，启动PLC设定的程序，开始控制切泵，实现恒压供水。状态监视页面将会显示当前工作状态。 　　在系统出现故障时，手指轻压“停止”后，水泵停止工作，然后进行维护。